Pengendalian HayatiLatar belakang sejarahPengertian Pengendalian HayatiPrinsip-prinsipContohJika anda menginginkan poan dengan sedikit bintik biru, anda akan memiliki itu, kuncinya adalah ketika anda memiliki banyak kemauan Richard Cotta, CEO of California Dairies Inc.,

Pertama kali pengendalian hayati digunakan yaitu pada masa purba dan hanya karena kecelakaan atau coba-coba

Suku astek yaitu suku pemburu dan peramu, pendatang di daerah Meksiko tengah yang melayani tuan rumah bagi peradaban maju lainnya. Menurut legenda, mereka menemukan pulau baru dimana elang mematuk ular yang bertengger di pohon kaktus. Mereka menetap di daerah rawa-rawa yang sekarang dikenal sebagai kota Meksiko, yang mana reruntuhan bangunan kuno banyak ditemukan di daerah tersebut.

Chinampas kebun terapung kontruksinya terbuat dari anyaman dahan dan ranting kayu dari alang-alang dengan pertalian dan lapisannya dengan lumpur, sedimen dan rumput air.

Keuntungan dari chinampas menggunakan organisme musuh alaminyaUjung dari chinampas melekat pada akar tanamanPertumbuhan tanaman di dasar benih dapat dicangkok ke chinampasTanah mengandung banyak agen pengendalian hayati untuk keseimbangan seperti Trichoderma, Pseudomonas, Fusarius antagonis.

Ramuan PembusukNectria galligena jamur pembusuk apel di EropaAusten, 1657 mengobati luka pada ranting yang dipotong menggunakan kotoran sapi dan urinnya untuk mencegah pembusukan apel

Pembusuk untuk Luka pohonForsyth, 1791 kotoran sapi segar, jeruk nipis, katu kelabu dan pasirLe Barryais, 1785 Lumpur Weidlich, 1979 tanah padaCryptonectria parasitica (berangan kutuk) pembusukan menggunakan Trichoderma sp.?MacDonald et al., 1979 tanah yang digunakan di Amerika disebabkan Endothia parasitica yang membusuk untuk menyembuhkan - Trichoderma sp.?

Apa yang dimaksud dengan Pengendalian Hayati?Pembasmian hama dengan agen biologi berperan sebagai latar belakang dari penyatuan pengendalian yang tidak bergantung pada perlawanan inang, sterilisasi dari hama patogen target atau modifikasi dari perilaku hama.

Apa yang dimaksud dengan bioteknologi pengendalian hayati?Bioteknologi adalah seperangkat alat yang memanfaatkan makhluk hidup (yang baru maupun derivat dari makhluk hidup) untuk memecahkan masalah atau menghasilkan suatu produk.

Pengendalian hayati meliputi :Penghancuran unit penyebar atau biomassa patogenPencegahan pembentukan inokulumMelemahkan atau memindahkan patogen dari sisa infeksiMelamahkan virulensi patogen oleh agen-agen seperti mycovirus atau faktor penentu hypovirulence.

Dimana kita dapat menemukan agen Pengendalian Hayati?Tanah penekanDunia lama (zaman Purbakala)Dunia baru (zaman modern)Patogen tanamanKebetulan atau tidak disengajaPada organ tanamanPada patogen yang sakit dan hama

Inilah masalah dari kelangsungan hidup . . . .Kebanyakan antibiotik ditemukan semenjak Fleming menemukan penisilin dari mikroorganisme saprophytic tanah.Sementara itu..Pythium debaryanum bibit pinus damping-off, Hartley, 1921Streptomyces scabies keropeng kentang, potongan rumput mengurangi penyakit, Millard and Taylor, 1927

Pengendalian HayatiSanford and Broadfoot, 1931 pertama kali menggunakan pengendalian hayati dalam ilmu penyakit tumbuhan40 bakteri, 24 jamurOrganisme atau pemeliharaan filtrasi pada tanah sterilDitemukan organisme yang lebih efektif terhadap Gaeumannomyces graminis var. triticiTanah penekan adalah lokasi dimana penyakit menurun secara bertahap dari waktu ke waktu menular terus menerus oleh tanaman dengan tanaman yg sama.

Tanah PenekanReinking and Manns, 1933Tanah Amerika TengahFusarium oxysporum f. sp. cubense penyakit panama pada pohon pisangPatogen yang terisolasi dari tanah berpasir tetapi tidak berasal dari tanah liatPenanaman tanah berpasir 10 tahun terakhir (kondusif)Penanaman tanah liat 20 tahun terakhir (penekanan)

Bagaimana cara kerja dari tanah penekan?Gerlagh, 19684 hasil yang terbaik dalam memperluas penekanan dari Gaeumannomyces graminis var. triticiUap air dapat memusnahkan musuh/ hamaR. James Cook, David Weller, Linda ThomashowUSDA/ARS, WSUPseudomonas fluorescens, P. aureofaciens2-fluoroglucinol

Apa saja yang dapat berfungsi sebagai agen Pengendalian Hayati?MikroorganismeBakteriJamur NematodaVirus

MakroorganismeInsekta/seranggaManusia Hewan

Mekanisme pengendalian hayatiKompetisi agen pengendalian hayati lebih efisien menggunakan ruang dan waktuAntibiosis agen pengendalian hayati merusak atau merugikan satu atau lebih campuran.Parasitisme agen pengendalian hayati memanfaatkan target untuk dimakan atau reproduksiDaya tahan induksi agen pengendalian hayati tidak langsung merangsang tanaman untuk lebih resisten.

Bagaimana cara penerapan dari agen pengendalian hayati?ImportasiPembesaran Konservasi dari musuh alami

Bathyplectes anurus dewasa, parasitoid dari larva alfalfa weevil. Sumber foto :USDA APHISImportasiKetika patogen itu menarikIdentifikasi asal-usul patogen atau hamaMencari musuh alaminyaMendapatkan USDA untuk ijin import

AugmentasiAugmentasi/pembesaran adalah manipulasi langsung musuh alami bertujuan untuk meningkatkan efektivitasnya. Massa produksi dan periode rilis (koloni) adalah pendekatan yang paling umumPeningkatan genetikAugmentasi/pembesaran yang tidak permanen akan memerlukan agen aplikasi ulang.

KonservasiKonservasi adalah identifikasi dan modifikasi dari sejumlah faktor untuk meningkatkan efektivitas musuh alami.

Target pengendalian hayatiAgen yang menyebabkan penyakit tanamanAgen yang menyebabkan kerusakan tanamanGulma/hama

Penyakit tanaman vs Kerusakan tanaman: Apa Perbedaanya?Penyakit tanaman adalah respon fisiologis tanaman yang abnormal untuk sebuah asosiasi kronis dengan agen penyebab utamaKerusakan tanaman adalah kehancuran jaringan karena asosiasi yang kuat dengan agen

Apa yang dimaksud dengan penyakit tanaman?Tanaman dapat menjadi sakit/terluka karena adanya infeksi oleh berbagai jenis organisme.SeranggaJamurBakteriVirusNematodaPengertian dari penyakit tanaman adalah adanya respon fisiologis yang abnormal karena adanya hubungan kronis dengan agen penyebab penyakit.

Gejala dari penyakit tanamanAdanya luka (jaringan mati)Daun, batang, bunga, dan buahPertumbuhan tidak optimumWarna berubahPertumbuhan yang abnormalWarna menjadi kecoklatan ataukekuninganLayumati

Tanda-tanda tanaman yang terkena penyakitTanda adalah bukti langsung dari keberadaan patogenKotoran seranggacairan bakteriPertumbuhan jamur kapaskista nematoda

Bagaimana caranya Kita melakukan pengendalian penyakit tanaman?Pergiliran panen lebih rendah daripada inokulumMenambahkan elemen-perlawanan stimulasiMengubah pHMengubah struktur tanah atau aerasiPenanaman yang diseleksiPenggunaan bahan organikPenggunaan irigasiMerangkap tanamanMenambahkan perlawananKenneth Baker and R. James Cook. The Nature and Practice of Biological Control of Plant Pathogens

Target pengendalian hayatiAgen yang menyebabkan penyakit pada tanamanAgen yang menyebabkan kerusakan pada tanamanGulma : yaitu tanaman yang tumbuh pada tempat yang tidak diinginkan.

Serangga adalah agen pengendalian hayati yang digunakan untuk memusnahkan hama berbahaya misalnya gulma.

Mengapa Serangga merupakan agen PH yng baik?Dapat dibesarkan dalam jumlah yang banyakCukup spesifikBersifat aktifReproduksi tinggiDapat dikombinasikan dengan agen serangga lain.

Masalah yang ditimbulkan oleh gulma :Mencegah pembentukan tanaman yang diinginkanBersaing dengan tanaman dalam hal :Air dan nutrisiCahaya matahariDalam beberapa kasus dapat menimbulkan patogen.

Apa yang dimaksud dengan gulma?Gulma adalah tanaman yang tumbuh ditempat yang tidak diinginkanGulma yang berbahaya adalah gulma yang :Tidak aktif atau asingBersifat agresifSangat kompetitifSangat invasif

Pengendalian gulma secara tradisionalHerbisida Efektif Tuntutan tugas yang rendahBiaya yang efektif murah

Bahan kimia seperti asam 2,4-Dichlorophenoxyacetic (2,4-D) membuat dampak signifikan pada pengendalian gulma.Roundup (Monsanto) - mengikat phosphoenolpyruvate, menghentikan sintesis asam amino

Mengapa menggunakan herbisida?Kerugian yang cukup tinggi masih terjadi$619 juta sayuran, $441 juta buah dan kacang-kacangan di Amerika SerikatHerbisida resisten terhadap populasi gulmaMenimbulkan efek yang merugikan pada organisme non targetTanaman asliFQPA 1996Perang Dunia II

Mengapa menggunakan herbisida?Adanya permintaan untuk penghentian penggunaan pestisidaArea yang luas dimana penerapan herbisida tidak memungkinkan atau sama sekali tidak efektifKerusakan lingkunganKontaminasi dari penyediaan air

Gulma Beracun Gulma beracun telah memenuhi 3 juta hektar tanah. Ini merupakan rumput berbahaya yang dapat menggusur vegetasi asli dan mendegradsi tanah.

Gulma beracunBagian akar dalam yang diproduksi oleh biji dan akar

Gulma beracunPertama dikenalkan di Amerika pada tahun 1827Berkembang dari Amerika ke bagian barat Area produktivitas ditingkatkan dari 50% menjadi 75%

Gulma BeracunHewan Ternak biasanya menghindari makan daun gulmaMisalnya, ketika sapi memakan daun gulma, maka akan menyebabkan sakit atau bahkan matiKerugian ekonomi di Montana, Dakota Selatan, Dakota Utara, dan Wyoming diperkirakan mencapai $120 jutaNamun gulma beracun masih dijual sebagai tanaman hias

Pengendalian Gulma Beracun Kesulitanperakaran yang dalammampu membuang biji hingga 15 kakiDirusak oleh burung

Agen pengendalian hayati6 spesies dari kutu1 spesies dari kumbang kecil

Pengendalian Gulma BeracunAgen hayatiSalah satu spesies dari ngengatSalah satu spesies dari lalatMengurangi tunasnyaKumbang dan ngengat mengurangi pertumbuhan tanamanDewasa menyusuiLarva memakan akarnyaDomba dan kambing

Agen pengendalian gulmaSerangga BakteriJamurManusiaHewan

Perlengkapan dari bioherbisidaMelimpahnya hasil dan inokulum yang tahan lamaTarget yang spesifikStabilitas genetikMampu membunuh dengan signifikan dari populasi rumput dari berbagai kondisi lingkungan (gulma yang padat)

Jamur yang mematikan gulmaPatogen pertama yang terisolasi untuk pengendalian gulma, Colletotrichum gloeosporioides, 1971.Melindungi anggur pada pohon CyprusRumput menjadi hama utama di kebun jeruk Florida

Jamur pembunuh gulma De VinePhytophthora palmivora - DeVine, Abbot Laboratories, 1981. merupakan produk mikroba pertama yang komersil untuk pengendalian gulmaChlamydosporesMelindungi produksi anggur di kebun jerukIsolasi dari tanaman yang ditemukan di semak belukar.96% gulma pembunuh dan aplikasi dalam 2 tahun terakhir.Patogen pada bawang, melon, okra, tomat, endive, mentimun, labu.

Kesuksesan yang tidak komersilKarat Chondrilla Rangka gulma - AustraliaKerangka gulmaBerasal dari mediterania dan Timur TengahMenyerang Australia TenggaraMempunyai 3 bentuk morfologiPuccinia chondrillina jamur karatKetegangan berdaun sempitKetegangan menengah dan berdaun lebar

Bakteri sebagai agen pengendalian hayatiXanthomonas campestris pv. poannua - postemergence aktifitas tahunan bluegrass di halaman rumput yang muda (Johnson, 1994: Johnson, Wyse, Jones, 1996).Pseudomonas syringae pv. tagetis biji kedelai di Kanada (Johnson, Wyse, Jones, 1996).

Nematoda Cacing GelangKecil (0.60 2 mm long), mikroskopis merupakan cacing eukariot.Cara hidup baik dan burukPatogen pada hewanPatogen pada tumbuhanSaluran nematodaPatogen pada seranggaSaprophytic

Sebagai parasit tanamanMenggugurkan daunWarna kuning pada daun/karotenoidLayu pada tengah hariDaun berguguranBuah kecilBuah berwarna kuningMenggulung dan melipat pada daun dan batangEmpeduAkar besarMengurangi pertumbuhan

Inilah cacing yang memakan cacing di duniaMerupakan sebagian besar biomassa yg terdapat di dalam tanahMonochida, Dorylaimida, DiplogasteroideaMudah dibudidayakanTidak menunjukkan konsisten dari agen pengendali parasit nematoda tanamanKurangnya inang spesifik sehingga akan memakan diri sendiri.

Inilah cacing yang memakan cacing di duniaNematoda yang memakan dirinya sendiriDorylaimida

Nematoda yang memakan seranggaSirex noctilio kayu penyengat di Eropa yang menghancurkan hutan pinus di Australia dan Selandia BaruSengaja untuk dipublikasikanOviposits betina bersimbiosis dengan jamurLarva, menetas, memakan jamur, meresapi pohon

Nematoda sebagai parasit pada seranggaDeladenus siricidicola, nematoda parasit dari tawon SirexNematoda memasuki larva Sirex, bereproduksi ketika inang pupa, memasuki inang telurSirex betina muncul, terbang ke pohon lain, oviposits nematoda dengan jamurHampir 100% pengendalian diperlukan untuk menjaga tekanan agar selalu konstan

Nematoda Yang Dapat Menjadi Vektor PatogenSpesies Steinernema and Heterorhabditis (order Rhabditida) adalah nematoda parasit pada seranggaTransmit bacteria yang mematikan untuk menjadi inang, karakteristik yang cocok sebagai pengendalian hayati serangga, daripada nematodaA cockroach parasitized by Steinernema scapterisciNeosteinernema females emerged from termites

Nematoda yang mematikanPredator organisme yang memanfaatkan nematoda sebagai makananTanaman perangkap tanaman yg digunakan untuk menarik nematoda dari tanaman lain tetapi tidak mendukung reproduksi atau beracunParasit penyakit yang disebabkan oleh nematoda

Nematoda yang mematikan jamurJenis parasit jamurPerekat jaringanTombol-tombol perekatMelingkar tidak mengerutMelingkar mengerutperekat Conidia

Pasteuria penetrans (Actinomycota)Spora lampiranTabung penetrasi kuman pada kutikula nematodaBakteri parasit dari Nematoda

Patogen parasit pada jamurMycoparasitfungi yang memparasiti mycelia, propagules (conidia, oospores chlamydospores), oatau struktur lainnya(sclerotia, oospores, chlamydospores) jamur lainnyaParasit lainMikroorganisme dan virus yang berkoloni atau menginfeksi phytopathogenic jamur sehingga mengurangi dampaknya pada tanaman lainnya.

Produk komersil sebagai pengendali penyakit pada jamurAmpelomyces quisqualis: AQ10 Candida oleophila: Aspire Coniothyrium minitans: Contans , KONI Fusarium oxysporum: Biofox C, Fusaclean Gliocladium virens: SoilGard Gliocladium catenulatum: PreStop, Primastop Phlebia gigantea: Rotstop, P.g. Suspension Pythium oligandrum: Polygandron Trichoderma harzianum and other spp.: Bio_Fungus, Binab_T, RootShield, T-22G, T-22 Planter Box, Bio-Trek), Supresivit, Trichodex, Trichopel, Trichoject, Trichodowels, Trichoseal , Trichoderma 2000

Ampelomyces quisqualisAQ10 BiofungicideOrganisme biocontrol: Ampelomyces quisqualis mengisolasi M-10 Patogen/ penyakit target : berbedak jamurTanaman : apel, timun-timunan, tanaman hias, stroberi, anggur, tomatPerumusan : ada peredaran granula airMetode aplikasi : semprot

Ampelomyces quisqualisHyperparasit dari tepung jamur256 spesies tanaman dalam 172 genera dalam 59 familikoloni hyphae, conidiophores, cleistotheciaPenetrasi langsungSel inang dibunuh tidak lama setelah pembentukan pycnidial (2-4 hari setelah terinfeksi)

The American Chestnut and Chestnut Blight

American ChestnutCastanea dentataPohon yang sangat populer di AS Timur, 40% berupa pohon berdiri.Chestnuts roasting on an open fire and turkey dressingBerkayu resisten seperti akar : untuk pagar, tonggak, dan bahan-bahan bangunan.Pada tahun 1904, penyakit pertama dilaporkan oleh Bronx ZooSetelah 50 tahun, mereduksi menjadi beberapa pohonto a few trees7 spesies ngengat telah punah

Chestnut BlightCryphonectria (Endothia) parasiticaTerkena luka, kulit kayu mengalami pengelupasanMenghilangkan kambium pada ranting, dahan dan batangMenurunkan pohon chestnut menjadi tangkai semak belukar yang banyak.

Chestnut BlightAseksual (pycnidium, pcyniospores) dan seksual (perithecium, ascospores) menghasilkan sporaDisebarkan oleh angin, hujan, serangga.Dapat ditemukan hingga 30 km.Tidak resisten pada American chestnut

Dari Tahun 1912 tindakan karantina pada tumbuhan sudah terlambatBanyak dikenalkan stok pembibitan chestnut dari Jepang(Castanea crenata) yang ditanam luas dan dicantumkan dengan jenis chestnut lainnya (1876)Pada Tahun 1889, sekitar 10,000 pohon Japanese chestnut telah diimporPada tahun 1904, ditemukan di Bronx ZooPada tahun 1906, tersebar luasPada tahun1908, keluar dari kontrol

Harapan untuk American chestnutIsolasi virulensi yang rendah dari C. parasitica ditemukan di Italia oleh Biraghi di Eropa chestnut pada tahun 1850Ditemukan dan dideskripsikan sebagai hypovirulent oleh Grente sekitar tahun 1965 dan dianggap menularVan Elfen, James and Day, 1975Ukuran pengaruh lingkungan kebusukan dengan hypovirulent dan strain virulenMenunjukkan transmisi dengan auxotrophic mutan

1978-1983, Dodds, Van Alfen, DayStrain Hypovirulent dari C. parasitica mempunyai dsRNA sedangkan strain virulen tidak.Tiga kelas berdasarkan pola perbandingan fragmenType III AmerikaType I and II EropaInokulasi dengan strain hypovirulent sukses di Eropa tetepi tidak di AmerikaVan Alfen, transmisi hypovirulent dapat ditentukan oleh satu atau lebih potongan-potongan dRNA.

Penyelamatan GenetikKompatibilitas vegetatifMembantu pembentukan anastomosis yang diperlukan untuk transfer virus.Namun, membantu pembentukan anastomosis yang diperlukan untuk perkawinan yang kompatibelChoi and Nuss, 1992Panjang penuh klon cDNA Strain transgenikTransfer 100% efisien.

Core 218: Biotechnology and Society, Spring 2007Lectures 27-28*Core 218: Biotechnology and Society, Spring 2007Lectures 27-28*The Aztecs were a warring people who came to the central valley of Mexico around 1200 AD from the southwestern United States

Core 218: Biotechnology and Society, Spring 2007Lectures 27-28*Surrounded by more powerful civilizations, they were forced to take refuge on theses islands and pay tribute. As the civilization grew more powerful, turned to an agricultural state. Could support larger populations. and thus ruled until the arrival of the Spanish Conquerers.

Core 218: Biotechnology and Society, Spring 2007Lectures 27-28*Corners or sides anchored with willows or other trees.Seeds planted in dryland nurseries.Core 218: Biotechnology and Society, Spring 2007Lectures 27-28*Biological control of the alfalfa weevil, Hypera postica (Gyllenhall) is a example of a successful program using importation of natural enemies (Bryan et al. 1993). The alfalfa weevil, a native of Europe, was originally detected in the US in Utah in 1904. A second introduction was detected on the East coast in 1951. By 1970, the weevil had spread to all 48 contiguous states and become a serious pest of alfalfa. Some importation's of natural enemies began as early as 1911, however, a major program aimed at biological control of the weevil was initiated in 1957. In this program, USDA ARS personnel conducted foreign exploration in Europe resulting in the eventual importation of 12 parasitoid species. Six of these species became established and are credited with contributing to the reduction in the weevil's pest status in the eastern US (Day 1981).

Core 218: Biotechnology and Society, Spring 2007Lectures 27-28*Around the late 1940s during the green revolution, chemicals such as 2,4-D, a synthetic auxin, was used to control broad leaved weeds (dicots) in grasses (monocots).Core 218: Biotechnology and Society, Spring 2007Lectures 27-28*Approximately 1 million nematodes can live in a spot the size of a quarter.There are hundreds of nematode species that feed on insects but only 5 are commercially available.Largest nematode is found in the placenta of a whale, Placentanema gigantissima, it is over 8 meters long and 2 cm thick.