Protoplasm

Fitoplasma, sebelumnya dikenal sebagai organisme yang menyerupai Mycoplasma, adalah prokariota dalam kelas Mollicutes. Mereka mirip dengan bakteri namun tidak mempunyai dinding sel yang kaku dan tidak dapat hidup bebas di lingkungan sekitar dan belum dapat ditumbuhkan dalam kultur. Fitoplasma dijumpai dalam sel-sel tabung tapis jaringan floem tanaman dan umumnya disebarkan oleh wereng daun dan wereng batang pemakan floem. Fitoplasma merupakan parasit obligat dan menyelesaikan daur hidupnya di dalam jaringan inang.

Fitoplasma menyebabkan penyakit pada berbagai tanaman inang. Gejala-gejala yang biasanya disebabkan oleh fitoplasma ialah daun menjadi berwarna kuning, pengerdilan, mati pucuk, ukuran daun berkurang ('daun kecil'), sapu setan, berfilodium, menghijau (virescence) dan gigantisme ('kuncup besar').

Sampai saat ini, metode-metode utama yang digunakan untuk mengidentifikasi dan membedakan penyakit fitoplasma adalah adanya gejala, kisaran inang, kekhususan vektor, dan pengamatan dengan mikroskop elektron transmisi (TEM) terhadap irisan yang sangat tipis dari jaringan yang sakit. Perkembangan teknik molekuler atas dasar DNA, terutama primer PCR fitoplasma-spesifik yang dirancang berdasarkan rangkaian gen 16S ribosomal RNA (rRNA) yang sangat awet, telah meningkatkan kapasitas untuk mendeteksi dan mengidentifikasi fitoplasma.

Pengenalan Penyakit yang diakibatkan Nematoda

Nematoda

Metode yang telah lama digunakan untuk mengidentifikasi nematoda ialah membandingkan ciri-ciri morfologi spesimen dengan pertelaan yang telah diterbitkan, seringkali dengan bantuan kunci identifikasi. Berkaitan dengan hal ini, specimen harus diawetkan dan direkatkan untuk diamati dan diukur dengan bantuan mikroskop mengharuskan dengan perbesaran tinggi. Untuk identifikasi yang meyakinkan, sebanyak 5–10 nematoda betina dewasa dan atau jantan perlu disediakan, karena beberapa ciri yang membedakan bersifat kuantitatif dan keragaman antar jenis umum dijumpai. Dalam banyak kasus, identifikasi nematoda parasit tanaman sampai tingkat marga dapat dilakukan berdasarkan ciri-ciri morfologi umum, pengetahuan mengenai inang dan fauna nematoda di daerah koleksi. Pada beberapa kasus, identifikasi spesimen hidup sampai tingkat jenis dimungkinkan dengan informasi tersebut. Walaupun demikian, beberapa jenis nematoda sulit ditentukan, bahkan dengan hasil pengamatan pakar mengenai sifat morfologi dan morfometrik yang tepat. Oleh

karena itu, nematologi berdasarkan taksonomi dan diagnosa bergerak semakin cepat menuju metode molekuler dan biokimia. Untuk beberapa marga nematoda, sekarang diperlukan informasi tentang rangkaian DNA untuk mempertelakan jenis baru. Studi kemotaksonomi menunjukkan adanya jenis kriptik, yaitu jenis yang tidak dapat dibedakan berdasarkan sifat morfologinya.

a). Perlunya identifikasi

Pendekatan dan keahlian yang diperlukan untuk identifikasi nematoda akan bergantung kepada tujuannya. Spesimen yang disimpan dalam koleksi nasional dan internasional harus dideterminasi, atau paling tidak dikonfirmasi, oleh seorang ahli taksonomi nematoda yang berpengalaman. Meskipun, perlu diketahui bahwa untuk takson yang sulit, ahli taksonomi yang berpengalamanpun mungkin memberikan determinasi yang berbeda atau mungkin tidak dapat memberikan identifikasi yang pasti. Untuk keperluan survei, identifikasi nematoda mungkin cukup dilakukan oleh ahli diagnosa nematoda, saran ahli taksonomi hanya diperlukan jika terdapat catatan baru atau jenis yang belum dapat diidentifikasi. Apabila ada catatan baru, specimen harus disimpan dalam koleksi nasional untuk pemeriksaan ulang apabila diperlukan. Jika ada kemungkinan mempunyai implikasi karantina dan perdagangan, maka konfirmasi yang mandiri dapat dianjurkan sebelum dipublikasi. Untuk studi pengelolaan atau ekologi, determinasi spesimen hidup dengan memperhitungkan fauna lokal dan inang yang sedang diteliti mungkin tepat guna. Namun, untuk memperkuat studi seperti itu disarankan untuk memperoleh penegasan dari ahli taksonom mengenai material yang sedang diteliti. Seringkali dalam pekerjaan seperti ini hanya marga saja yang dideterminasi.

b). Membedakan nematoda parasit tanaman

Untuk keperluan produksi tanaman dan pengaturannya, pada awalnya penting untuk membedakan nematoda pemakan tanaman dan nematoda pemakan substrat lain. Nematoda pemakan tanaman mempunyai stilet (alat makan berlubang yang dapat dikeluar-masukkan) pada lubang mulutnya. Klasifikasi spesimen hidup ke dalam kelompok-kelompok yang diduga, dimungkinkan dengan memeriksanya dibawah mikroskop stereo yang baik kualitasnya. Menunjukkan keragaman dalam morfologi anterior nematoda yang berhubungan dengan perilaku makan.

Dari pada makan tanaman, beberapa jenis nematoda yang berstilet lebih menyukai jamur, ganggang dan lumut kerak, dan beberapa jenis lainnya bertindak sebagai predator mikrofauna tanah. Oleh karena itu, hubungan antara morfologi dan inang perlu dipertimbangkan untuk menempatkan spesimen secara pasti ke dalam marga pemakan tanaman.

c). Identifikasi jenis

Identifikasi berdasar morfologi

Identifikasi dilakukan berdasarkan bentuk, adanya ciri-ciri anatomi dan jumlahnya termasuk dimorfisme seksual secara morfologi, ukuran-ukuran serta rasio ukuran ukuran (morfometrik). Kunci-kunci dan pertelaan yang telah diterbitkan menunjukkan ciri-ciri yang mendiagnosa marga dan jenis. Kunci identifikasi yang dapat digunakan dengan bantuan komputer juga telah tersedia. Dua contoh yang menggunakan program-program berbeda adalah marga-marga nematoda tanaman (www.lucidcentral.org) dan nematoda Australia (www.ento.csiro.au).

Identifikasi secara molekuler dan biokimia

Metode-metode DNA berdasarkan urutan pemeriksaan, fragmen yang terbatas dan yang sejenisnya telah dikembangkan untuk memecahkan beberapa tantangan identifikasi dan diagnosa yang teliti. Sebagian orang mengandalkan pada ekstraksi dan amplifikasi (penguatan) DNA dari individu nematoda, sedangkan yang lainnya dapat mendeteksi dan menghitung jenis-jenis tertentu dalam contoh tanah. Suatu kendala yang nyata ialah bahwa identifikasi dapat hanya terbatas pada suatu jenis tunggal atau kelompok jenis yang kecil dan validasi mungkin dapat dilakukan dengan penarikan contoh terbatas dari keragaman antar jenis. Walaupun demikian, penerapan teknologi ini mungkin sekali meningkat dengan pesat.

Metode-metode kemotaksonomi lainnya telah dikembangkan, yang meliputi analisa isozim, profil protein, pengujian serologi, tetapi hanya beberapa yang telah diterima secara luas. Pemilahan jenis-jenis nematoda buncak akar dengan cara analisa isozim telah terbukti merupakan pendekatan yang praktis karena sifat-sifat morfologi berdasarkan diagnosa kurang tegas. Pendekatan DNA dan kimia membutuhkan fasilitas yang lebih canggih tetapi tidak memerlukan tenaga ahli taksonomi terlatih dalam diagnostik rutin. Walaupun demikian, pengembangan pendekatan ini lebih lanjut harus menggunakan bahan yang telah diidentifikasi secara dapat dipercaya untuk memberikan cara pemecahan yang kuat.

Pengenalan Penyakit Yang disebabkan Virus

Virus dan Viroid Pada Tanaman

Virus adalah parasit obligat yang amat sangat kecil dan hanya dapat dilihat dengan bantuan mikroskop elektron. Tidak serupa dengan bakteri dan jamur, virus tidak terdiri atas sel-sel, melainkan terdiri atas selubung atau cangkang protein yang disebut ‘capsid’, yang mengelilingi genom asam ribonukleat (Ribonucleic Acid,RNA) atau asam deoksiribonukleat (Deoxyribonucleic Acid, DNA). Virus hanya dapat memperbanyak diri di dalam sel hidup dengan komando yang diberikan oleh proses genetik tanaman yang terinfeksi. Sumber energi tanaman dengan demikian dialihkan untuk mengembang-biakkan virus. Infeksi virus mengganggu fungsi normal tanaman seperti fotosintesis dan pertumbuhan.

Serangga pengisap cairan misalnya kutu daun dan wereng daun seringkali menyebarkan virus. Bibit tanaman vegetatif yang terinfeksi memegang peranan penting dalam penyebaran virus. Virus seringkali bertahan hidup pada inang lainnya yang tumbuh sebagai gulma.

Viroid adalah molekul-molekul asam ribonukleat yang bundar dengan bobot molekul

rendah, tidak memiliki selubung protein, dan menginfeksi sel-sel tanaman,

menggandakan diri dan menyebabkan penyakit. Viroid ditularkan secara mekanis

selama pemangkasan tanaman, melalui penyebaran biji dan perkembang-biakkan

vegetatif misalnya okulasi.

a). Jenis virus dan catatan-catatan

Jenis-jenis virus tidak harus selalu berhubungan dengan spesimen karena virus tidak merupakan organisme berbentuk sel. Jenis-jenis virus tanaman, seperti yang dikenal oleh ‘International Committee on Taxonomy of Viruses’ (ICTV) (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ICTV/), dipertelakan dan diidentifikasi, atas dasar kepemilikan

kombinasi yang unik dari beberapa sifat termasuk:

􀂾 Jenis tanaman yang secara alami terinfeksi virus;

􀂾 Gejala-gejala pada tanaman yang secara alami terinfeksi pada beberapa tingkat infeksi;

􀂾 Cara penyebaran, misalnya melalui persentuhan, biji, serbuk sari, dan vektor;

􀂾 Berbagai jenis yang rentan terhadap infeksi percobaan;

􀂾 Bentuk partikel virus;

􀂾 Sifat khas biokimia protein dan asam nukleat virus;

􀂾 Pembandingan rangkaian dan organisasi gen dengan virus lain yang telah dikenal; dan

􀂾 Serologi.

Alasan mengapa catatan-catatan virus tanaman seringkali tidak dikaitkan dengan spesimen-spesimen tanda bukti ialah karena sampai saat ini, belum mungkin untuk menyimpan spesimen-spesimen virus dalam keadaan hidup. Umumnya virus tidak stabil walaupun dikering-bekukan. Sekarang sudah ada metode yang canggih untuk penyimpanan virus jangka panjang, misalnya dengan mengklon genomnya dalam bakteri. Oleh karena itu catatan-catatan tentang virus jarang berdasarkan spesimen. Malahan catatan-catatan tentang virus sering berdasarkan sifat-sifat yang tercatat, misalnya teks yang deskriptif, foto, data percobaan, sederetan gen, dan serologi. Informasi tentang sebagian besar virus yang menginfeksi tanaman dapat ditemukan pada pangkalan data VIDE (Virus Identification Data Exchange) (http://image.fs.uidaho.edu/vide/refs.htm#descriptions).

Virus bentuk-batang

Virus bentuk-batang, termasuk virus mosaik tembakau (Tobacco Mosaic Virus,TMV) umumnya berdiameter 3–25 nm dan panjangnya 150–2000 nm, bergantung kepada panjang RNA-nya. Partikel virus dapat berbentuk batang lurus, melengkung atau bengkok. Struktur umum virus ini terdiri atas RNA dan subunit protein yang tersusun dalam sebuah uliran.

Virus isometrik

Virus isometrik dapat dijumpai tunggal atau dalam pasangan dengan diameter 20–70 nm. Di bawah mikroskop elektron virus ini tampak mempunyai struktur geometris dengan simetri ikosahedral, yaitu mempunyai 12 puncak dan 20 permukaan bersegitiga. Contohnya, Cauliflower Mosaic Virus (CaMV).

Virus bentuk basil

Virus bentuk basil mempunyai bentuk mirip dengan bakteri dalam marga Bacillus.Virus ini kadang diselimuti oleh selubung. Contohnya antara lain, Alfalfa Mosaic Virus (AMV) dan Sugarcane Bacilliform Virus (SCBV). Beberapa cara dapat digunakan untuk mengidentifikasi virus tanaman. Para ahli virologi tanaman seringkali memelihara tanaman herba indikator di dalam rumah kaca bebas serangga, yang dapat digunakan untuk mempelajari daya tular virus dan berbagai tanaman inang. Tanaman-tanaman ini memperlihatkan gejala-gejala yang berbeda bila diinokulasi dengan virus yang berbeda. Gejala-gejala saja biasanya tidak cukup untuk identifikasi yang meyakinkan. Teknik-teknik laboratorium seperti serologi, mikroskop elektron, dan analisis asam nukleat harus digunakan dalam identifikasi virus.

b). Gejala virus

Gejala-gejala penyakit yang tampak, yang disebabkan oleh infeksi virus seringkali dapat dilihat oleh seorang pembuat diagnosa yang berpengalaman. Ada dua tipe gejala utama penyakit virus, yaitu yang diakibatkan oleh infeksi primer pada tanaman inang, misalnya bilur, dan yang disebabkan infeksi sekunder atau sistemik, contohnya mosaik. Tidak seperti jamur patogen, virus hanya dapat masuk ke dalam sel tanaman melalui luka, seperti rambut-rambut epidermis yang putus, luka lecet ringan, atau lubang dalam lapisan sel epidermis yang seringkali disebabkan oleh gigitan serangga. Gejala awal yang berkembang pada tempat masuknya virus ke dalam sel tanaman disebut gejala lokal dan seringkali jelas berbentuk areal sel-sel yang sakit, yang disebut bilur. Bilur bervariasi ukurannya, dari sebesar titik ujung jarum sampai bercak yang lebih besar, yang dapat menjadi klorotik, karena hilangnya klorofil, atau nekrotik (jika sel-sel mati). Bilur seringkali terjadi setelah penularan virus melalui cairan tanaman secara mekanis ke permukaan daun dan kadang-kadang setelah dimakan serangga yang membawa virus, seperti kutu daun, walaupun hal ini jarang terjadi. Pada beberapa interaksi antara inang dan virus, virus tidak mampu menyebar ke luar lokasi awal infeksi dan bilur lokal mungkin merupakan satu-satunya gejala yang dapat diamati. Tipe reaksi yang sangat terbatas ini disebut reaksi hipersensitif. Jika virus tidak ditahan, virus akan menyebar ke dalam mesofil daun. Segera sesudah virus mencapai sistem jaringan pembuluh, virus akan menyebar sangat cepat keseluruh tanaman, sehingga mengakibatkan terjadinya infeksi sekunder atau sistemik. Kebanyakan virus berpindah melalui floem. Gejala sekunder atau gejala sistemik mungkin dapat menghasilkan perubahanperubahan yang dapat dilihat, contohnya klorosis dan layu, dan perubahan internal seperti terbentuknya struktur sel yang abnormal, yang hanya dapat diamati dengan bantuan mikroskop cahaya atau mikroskop elektron. Gejala mosaik terjadi jika sel-sel tertentu dalam organ tanaman yang dipengaruhi virus, biasanya daun, terinfeksi dan berubah warna, sementara sel-sel lainnya tampak normal. Sel-sel yang terinfeksi biasanya berwarna hijau pucat, karena produksi klorofil berkurang. Bentuk dan pola gejala-gejala mosaik sangat bervariasi bergantung kepada tanamannya. Pada jenis-jenis monokotil, gejala ini biasanya tampak berbentuk garis atau goresan. Pada jenis-jenis dikotil, bila bagian yang warnanya berubah bentuknya bundar, seringkali diacu sebagai moreng (bilur,mottle), burik klorotik (chlorotic flecking), bercak dan blobor. Pada beberapa interaksi antara virus dan tanaman inang, seluruh daun mungkin menjadi kuning disebabkan oleh berkurangnya produksi klorofil dan hancurnya kloroplas. Hal ini merupakan gejala utama yang ada hubungannya dengan virus-virus ‘menguning’, bit kuning, dan jelai kerdil kuning. Gejala menguning biasanya mulamula diamati berupa klorosis antar vena, dan kadang-kadang di areal yang berbatasan dengan jaringan-jaringan pembuluh tetap hijau, yang berlainan dengan bagian-bagian daun lainnya. Walaupun demikian, virus-virus tertentu menyebabkan vena menguning (vein yellowing) dan vena tembus cahaya (vein clearing), misalnya penyakit lettuce big vein dan Turnip Mosaic Virus (TuMV). Bercak cincin adalah gejala yang biasanya terjadi ketika areal yang berpenyakit terbatas pada lingkaran sel yang terinfeksi. Sel-sel yang terinfeksi ini dapat menjadi klorosik atau nekrosik. Cincin dapat terjadi dalam lingkaran konsentris Bercak cincin dapat pula terjadi pada batang dan buah, walaupun umumnya terjadi pada daun. Contoh virus yang menyebabkan bercak cincin termasuk Tomato Spotted Wilt Virus (TSWV) dan Papaya Ringspot Virus (PRSV). Nekrosis sel dapat terjadi pada bilur yang terlokalisasi sekitar titik infeksi atausecara teratur pada bagian-bagian tanaman lainnya, seperti buah dan biji atau daun yang terlindung. Contohnya, Turnip Mosaic Virus menyebabkan nekrosis pada bagian dalam daun tanaman kol. Pengurangan ukuran tanaman (pengerdilan, pengecilan) adalah gejala umum infeksi virus yang biasanya dijumpai berkombinasi dengan gejala lainnya. Pengerdilan dapat terjadi di seluruh tanaman atau terbatas pada bagian tertentu seperti meristem pucuk. Gejala ini mungkin sulit diamati, kecuali jika tanaman yang terinfeksi virus tumbuh berdampingan dengan tanaman sehat. Bean Common Mosaic Virus dan Strawberry Latent Ringspot Virus merupakan dua di antara virus-virus yang dapat mengakibatkan pertumbuhan abnormal, yaitu

distorsi pada daun dan batang tanaman inang yang terinfeksi. Kedua virus ini menyebabkan daun kacang-kacangan dan seledri menjadi seperti sabuk. Pertumbuhan abnormal muncul karena tidak adanya keseimbangan hormon dalam daun. Distorsi dan ketidaknormalan lainnya termasuk proliferasi sel, seperti pada batang coklat yang terinfeksi Cacao Swollen Shoot Virus. Pertambahan jumlah sel yang berlebihan disebut hiperplasia, sedangkan pertambahan ukuran sel disebut hipoplasia. Contoh hipoplasia adalah terjadinya lubang-lubang pada batang jeruk disebabkan oleh Citrus Tristeza Virus.

Beberapa virus menimbulkan pertumbuhan seperti tumor (enasi dan tumor)pada daun dan akar. Pertumbuhan pada daun disebut enasi yang tampak seperti kutil, dan dapat terjadi di permukaan atas dan bawah daun. Gejala enasi dapat dijumpai pada tanaman kapri yang terinfeksi Pea Enation Mosaic Virus (PEMV). Seperti pada distorsi batang dan daun, tumor terjadi sebagai akibat dari tidak adanya keseimbangan hormon yang diinduksi virus, yang menyebabkan terjadinya proliferasi sel abnormal. Perubahan warna pada daun mahkota dan bunga tulip adalah salah satu penyakit virus yang dipertelakan pertama kali dalam abad ke-17.

Penyakit yang disebabkan virus mosaik pada tulip ini menghasilkan keanekaragaman warna pada bunga tulip. Umbi yang terinfeksi virus dihargai tinggi oleh para petani di Negeri Belanda dan penyakit ini sampai sekarang masih dimanfaatkan. Turnip Mosaic Virus dan Bean Yellow Mosaic Virus berturut-turut dapat menyebabkan perubahan warna pada stok dan gladiol. Infeksi virus dapat mengakibatkan jumlah buah yang sedikit, kecil atau bentuknya tidak baik. Misalnya Cucumber Mosaic Virus dapat mengakibatkan buah ketimun yang cacat. Demikian pula, infeksi tanaman selada oleh Lettuce Mosaic Virus dapat sangat mengurangi produksi biji. Juga serbuk sari tanaman yang terinfeksi virus seringkali steril atau kelangsungan hidupnya dapat terganggu.

Kerusakan kloroplas sel dan proliferasi sel yang abnormal telah dikemukakan di atas. Walaupun demikian, ada perubahan sitologi dan histologi lainnya yang terjadi, misalnya ‘jasad kepungan’ (inclusion bodies) yang disebabkan oleh virus. Beberapa jenis virus telah diamati dalam inti sel tanaman. Banyak virus menyebabkan perubahan di dalam kloroplas, kebanyakan mengakibatkan penurunan daya biokimia dan struktur, yaitu kehilangan warna dan bentuk. Perubahan histology lainnya termasuk pengurangan atau penambahan jumlah sel, nekrosis sel internal, terbentuknya lignin pada unsur xilem, dan degenerasi serta kematian sel floem. Virus dapat tertimbun dalam jumlah besar di dalam sel, membentuk ‘jasad kepungan’, yang hampir seluruhnya dapat terdiri atas partikel virus. ‘Jasad kepungan’ dapat terbentuk di dalam inti sel, tetapi biasanya di dalam sitoplasma. Partikel dapat tersusun secara acak, berdampingan, ujung dengan ujung, atau dalam kisi-kisi tiga dimensi.

Tanaman yang tidak memperlihatkan gejala infeksi virus tidak berarti bahwa tanaman bebas virus. Virus dapat menginfeksi inang tertentu dan memperbanyak diri di dalam sel inang tanpa memperlihatkan gejala yang dapat dilihat. Infeksi laten sangat umum dijumpai pada tanaman liar dan gulma. Virus dapat bertahan hidup terus pada inang pengganti yang kemudian dapat ditularkan kembali pada tanaman hortikultura dan tanaman pertanian oleh serangga pengisap cairan. Perkembangan gejala penyakit virus seringkali beragam bergantung kepada galur virus dan gen mematikan yang dimilikinya. Tanaman inang itu sendiri mungkin resisten, toleran, atau rentan terhadap infeksi virus. Demikian pula, umur tanaman dan saat infeksi memainkan peranan penting dalam penampakan gejala. Umumnya,

tanaman muda lebih rentan terhadap infeksi dan tanaman yang tua lebih toleran.

Infeksi yang lebih awal juga cenderung mengakibatkan hilangnya hasil panen yang lebih besar daripada infeksi yang terjadi kemudian. Perkembangan gejala virus seringkali lambat pada suhu tinggi, sebab perbanyakan virusnya biasanya terhambat. Walaupun demikian, suhu tinggi juga dapat mengurangi kemampuan tanaman inang melawan infeksi, dan segera setelah suhu turun, infeksi dapat berlangsung dengan cepat. Tanaman yang tumbuh dengan intensitas cahaya yang tinggi, kurang peka terhadap infeksi daripada tanaman yang tumbuh dengan intensitas cahaya rendah. Juga, tanaman yang tumbuh pada tanah yang subur seringkali lebih rentan terhadap infeksi virus. Kadar nitrogen yang tinggi, misalnya, dapat menyebabkan tanaman lebih rentan. Gejala penyakit yang berasosiasi dengan infeksi virus seringkali sangat mirip dengan gejala kekurangan hara atau keracunan kimia seperti kerusakan oleh herbisida. Ada dua cara untuk menyingkirkan ketidakteraturan hara atau ketidakseimbangan kimia, yaitu:

􀂾 Perhatikan distribusi tanaman yang terjangkit penyakit. Umumnya dalam hal ketidakteraturan hara, tanaman akan dipengaruhi menurut pola yang berasosiasi dengan tipe tanah atau penggunaan zat kimia. Virus yang paling sering disebarkan oleh vektor, biasanya mempunyai distribusi mengelompok atau menunjukkan kecenderungan dekat dari sumber infeksi, misalnya gulma; 􀂾 Demostrasikan pemindahan gejala dengan menggunakan okulasi atau pemindahan cairan secara mekanis dari tanaman yang diduga terinfeksi virus ke tanaman yang sehat dalam kondisi percobaan. Hal ini merupakan tahapan pertama dalam penggunaan postulat Koch untuk menentukan penyebab penyakit.