Bakteri dan Virus sering sekali merusak Tanaman, selain itu fungi juga menjadi alasan lain mengapa penyakit pada tanaman itu bisa timbul. Saat ini kami akan bahas bersama bakteri Xylella fastidiosa dan Potato virus Y (PVY) yang banyak ditemukan menjadi penyebab kerusakan tanaman atau penyakit tanaman.

1.  Xylella fastidiosa Bakteri Penyebab Penyakit Tanaman

a. Deskripsi Xylella fastidiosa

Xylella fastidiosa adalah bakteri gram negatif, dikenal sebagai patogen pada tanaman. Mereka tumbuh pada jaringan xilem tumbuhan dan tersebar oleh serangga penghisap batang tumbuhan seperti sharpshooter dan kutu busuk (spittlebug). Saat menginfeksi, bakteri patogen ini akan memunculkan gejala seperti nekrosis daun marginal atau daun hangus, layu daun dan klorosis interveinal, serta beberapa inang dapat menunjukkan kanopi yang lebat dan ukuran buah yang mengecil. Adapun tanaman yang sering mengalami kejadian ini diantaranya pada tanaman Anggur, kopi, jeruk, Zaitun dan lainnya. Diketahui penyebaran bakteri ini sangat luas, mencakup lebih dari 600 spesies tumbuhan yang termasuk dalam 63 famili tumbuhan yang beragam. Wabah bakteri ini banyak ditemukan di Amerika dan Eropa, namun dalam dekade terakhir ini juga ditemui di negara Timur Tengah seperti Israel dan negara Asia lainnya.

b. Gejala yang timbul akibat Xylella fastidiosa 

Secara makroskopis makroskopis, tanaman yang terinfeksi penyakit terkait X. fastidiosa menunjukkan gejala kekurangan air, seng, dan zat besi yang bermanifestasi sebagai daun hangus dan kerdil pada daun sehingga berubah menjadi coklat kekuningan, zat bergetah di sekitar daun, pengurangan ukuran dan kualitas buah.

c. Penyakit akibat Xylella fastidiosa

1. Penyakit Pierce

Penyakit Pierce disebabkan oleh bakteri X. fastidiosa yang paling signifikan terjadi di perkebunan Anggur, ditandai dengan gejala buah yang layu, daun hangus, dan daun rontok sebelum waktunya, dengan tangkai daun yang tersisa di batang. Penyakit ini menyebar antar tanaman melalui serangga penghisap getah, yang paling umum adalah wereng yang dikenal sebagai sharpshooter.

2. Citrus variegated chlorosis (CVC)

Penamaan penyakit ini karena ciri khasnya yaitu adanya bercak daun di permukaan atas daun jeruk. CVC pertama kali ditemukan di Brazil pada tahun 1987 dan dengan cepat menyebar di Amerika Selatan dimana setidaknya 100 juta pohon jeruk manis telah terkena dampaknya. Gejala CVC bisa muncul seperti kekurangan nutrisi dan penyakit jeruk lainnya. Sulit untuk hanya mengandalkan gejala visual untuk identifikasi, oleh karena itu tes laboratorium diperlukan untuk mengidentifikasi penyakit ini.

3. Daun hangus

Daun hangus disebut juga luka bakar daun marginal, menggambarkan matinya jaringan di sepanjang tepi daun. Coffee Leaf Scorch (CLS) merupakan penyakit yang diakibatkan oleh bakteri X. fastidiosa pada pohon kopi. CLS pertama kali ditemukan pada tahun 1995 di Brazil dan kemudian menyebar di negara lain penghasil kopi terbesar seperti Kosta Rika. Gejala CLS antara lain pengeringan cabang yang terinfeksi, pemendekan daerah ruas, penurunan ukuran buah, klorosis, dan penuaan dini pada daun.

2. Potato virus Y (PVY) Virus Penyebab Penyakit Tanaman

a. Deskripsi Potato virus Y (PVY)

Kentang (Solanum tuberosum L.) merupakan salah satu tanaman pangan yang penting di seluruh dunia dan merupakan sumber nutrisi dari banyak populasi negara berkembang. Secara umum, kentang rentan terhadap sejumlah besar patogen dan hama dan lebih dari lima puluh virus dan viroid. Salah satunya yaitu Potato virus Y (PVY). Virus ini menduduki rangking ke-5 dari 10 virus tanaman yang merugikan di dunia. Kentang berkembang biak secara vegetatif, sehingga mendukung penularan virus dari generasi ke generasi dan membuatnya sangat rentan terhadap penyakit virus yang merusak. Selain penularan melalui umbi, PVY juga memiliki banyak spesies kutu vektor yang mampu menularkan virus dengan cara yang tidak persisten. Selain menginfeksi tanaman kentang, PVY juga dapat menginfeksi tanaman budi daya lainnya, seperti cabai, tomat, lada dan tembakau. Virus ini pertama kali dikenali pada tahun 1931 yang juga terkenal sebagai kelainan pada abad ke-18. Selain PVY, potato leaf roll virus (PLRV), potato virus A(PVA), potato virus X (PVX), potato virus S(PVS) dan potato virus M (PVM) menimbulkan kerugian bagi tanaman kentang. Dan dari jenis virus tersebut, PVY yang paling banyak mengakibatkan kerugian sebesar 80% dalam kondisi yang parah.

b. Gejala yang timbul akibat Potato virus Y (PVY)

Gejala infeksi bervariasi menurut kultivar, umur tanaman, kondisi lingkungan dan strain PVY. Strain PVY yang utama terdiri dari 3 strain yaitu, PVYN, PVYO and PVYC.

1. PVYN

Strain ini ditemukan pada tanaman tembakau yang tumbuh dekat dengan tanaman kentang PVYN menyebabkan nekrosis daun pada urat daun dan pada kentang, gejala mosaik. Strain ini tergolong strain baru dibanding dengan strain PVYO.

2. PVYO

Infeksi tanaman kentang dengan strain PVYO menyebabkan kerusakan umbi ringan dan tidak menyebabkan nekrosis daun. Strain ini menyebabkan pola mosaik pada daun tanaman yang terinfeksi. Mosaik terlihat sebagai variasi hijau dan kuning, tetapi juga dapat terlihat pada kekasaran daunnya.

3. PVYC

PVYC menginduksi respon hipersensitif pada berbagai kultivar kentang. Gejala yang ditumbilkan meliputi pembentukan pola mosaik ringan atau bercak titik.

4. PVYNTN

Di negara Eropa strain PVYN dan PVYO bergabung membentuk strain PVYNTN. Strain tersebut telah terbukti dapat menginduksi terjadinya potato tuber necrotic ringspot disease (PTNRD).

1. Penyakit akibat Potato virus Y (PVY)

1. Daun mengeriting

Daun mengalami kerutan sehingga terlihat keriting dan mengalami penyusutan ukuran tanaman.

2. Mosaik rugose

Pola mosaik yang parah dan ukuran daun mengecil, dengan bintik-bintik nekrotik besar pada urat, kerdil dan deformasi tanaman yang parah.

3. Pola mosaik atau bintik-bintik

Hijau muda dan hijau tua bergantian tanpa distorsi daun, lebih atau kurang terlihat tergantung pada budidaya kentang dan iklim (biasanya lebih terlihat pada cuaca mendung).

3. Bagaimana mendeteksi Xylella fastidiosa dan Potato virus Y

Dahulu, tanaman diperiksa secara visual untuk menentukan apakah tanaman tersebut bebas penyakit atau tidak. Namun metode ini bersifat subyektif dan sangat tidak efektif. Pada tahun 1970-an skrining enzim-linked immunosorbent assay (ELISA) pada tanaman dan bibit kentang menjadi pengganti teknik visual. Penggunaan ELISA menawarkan laboratorium diagnostik rutin metode skrining yang cepat, efektif dan sensitif untuk berbagai macam bakteri dan virus tanaman. Namun dengan ELISA untuk strain tertentu belum bisa, akhirnya banyak set primer telah dikembangkan untuk digunakan dalam tes RT-PCR.

a. ELISA

Deteksi patogen menggunakan ELISA bergantung pada interaksi antara antigen dan antibodi spesifik dan telah menjadi cara deteksi rutin yang populer dan hemat biaya. Dalam ELISA fase padat dapat dilapisi dengan sampel yang diinginkan yang mengandung antigen. ase padat yang digunakan meliputi membran nitroselulosa, kertas, kaca, agarosa dan pelat mikrotiter polistiren atau polivinilklorida. Pelat mikrotiter adalah fase padat yang paling banyak digunakan karena mudah ditangani, memungkinkan otomatisasi dan analisis menggunakan pembaca pelat mikrotiter.

ELISA dianggap sebagai metode yang aman, murah dan cepat untuk mendeteksi patogen tanaman baik virus atau bakteri. ELISA dianggap efisien karena per tahunnya dapat menskrining ribuan sampel tanaman. Sayangnya teknik ELISA ini tidak cocok untuk tanaman yang belum berumbi aktif atau umbi dorman. Skrining patogen virus pada benih tanaman dengan ELISA biasanya rendah selama umbi mengalami dorman. Oleh karena itu, pemeriksaan umbi benih dilakukan pada umbi yang sedang berkecambah, bukan pada umbi yang dorman.

Agdia menyediakan ELISA Kit untuk mendeteksi Xylella fastidiosa dan Potato virus Y (PVY). Perangkat kit yang disediakan merupakan uji serologi kualitatif.

Gambar 1. Agdia ELISA Kit Xylella fastidiosa dan Potato virus Y (PVY)

1. Xylella fastidiosa ELISA Kit

Xylella fastidiosa (Xf) memiliki inang yang cukup luas antara lain almond, blackberry, jeruk, tanaman anggur, dan zaitun. Xylella fastidiosa menyebar ke seluruh tanaman melalui pembuluh xilem dan dapat didistribusikan secara berbeda di dalam inang. Karena lokalisasi ini, skrining sampel dengan ELISA disarankan pada tangkai daun atau batang dari beberapa lokasi pada tanaman yang bergejala. Teknik perangkat ini yaitu ELISA sandwich antibodi ganda juga dikenal sebagai DAS-ELISA (double antibody sandwich-ELISA). Keunggulan DAS-ELISA adalah dapat meningkatkan spesifisitas ELISA dan mengurangi terjadinya pengikatan non-spesifik. Berikut merupakan produk ELISA Kit untuk deteksi patogen X. fastidiosa.

Hasil dari ELISA di atas, sampel yang mengandung analit target akan berubah menjadi kuning karena label enzim alkali fosfatase, sedangkan sampel negatif akan tetap tidak berwarna.

2. Potato virus Y (PVY) ELISA kit

ELISA kit yang ditawarkan dari Agdia untuk PVY ini uji serologis kualitatif untuk mendeteksi virus Kentang Y (PVY) pada daun, kecambah, dan umbi kentang serta tanaman solanaceae lainnya. PathoScreen Complete Kit Potato virus Y  dari Agdia merupakan pilihan dengan komponen lengkap diantaranya well plate yang telah dilapisi antibody spesifik, enzim konjugat, kontrol positif dan buffer yang diperlukan. Sama seperti Xylella fastidiosa ELISA Kit, Potato virus Y (PVY) ELISA kit juga menunjukan hasil sampel yang mengandung analit target akan berubah menjadi kuning karena label enzim alkali fosfatase, sedangkan sampel negatif akan tetap tidak berwarna. Berikut daftar ELISA Kit Potato virus Y (PVY) yang dapat anda temukan di Agdia.

ELISA Kit penyakit tanaman dari brand Loewe Germany juga dapat anda temukan pada artikel disini.

b.RT-PCR

Reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR) telah menjadi metode yang ampuh dan efektif untuk mendeteksi bakteri dan virus strain spesifik penyebab penyakit tanaman. Hanya memerlukan sedikit bahan tanaman untuk dianalisis menggunakan RT-PCR. Selama RT-PCR, urutan RNA target spesifik diamplifikasi secara eksponensial menjadi salinan DNA. Namun, agar hal ini terjadi, RNA virus harus terlebih dahulu ditranskripsi menjadi DNA melalui reverse transkriptase polimerase. Polimerase ini mensintesis untai DNA menggunakan RNA sebagai cetakan. Ini menghasilkan kompleks DNA/RNA. Untuk sintesis untai DNA dari cetakan RNA, hanya memerlukan reverse primer karena RNA merupakan untai tunggal yang tersusun dari 5′ hingga 3′. Selanjutnya, untai DNA yang baru disintesis digunakan sebagai cetakan untuk PCR tradisional.

Amplifikasi PCR terhadap target DNA terjadi dalam tiga langkah: denaturasi, anelingl, dan ekstensi. Masing-masing langkah ini terjadi pada suhu tertentu untuk jangka waktu tertentu. Denaturasi biasanya terjadi antara 90 dan 95 °C dan menyebabkan disosiasi untaian DNA. Setelah ini reaksi didinginkan hingga suhu antara 40 dan 70 °C agar primer dapat berasosiasi dengan urutan targetnya masing-masing. Langkah ini dikenal sebagai langkah aneling dan bersifat spesifik primer. Primer yang terikat pada daerah yang mengapit DNA target menghasilkan gugus 3′-hidroksil untuk perluasan katalis DNA polimerase. DNA polimerase yang paling umum digunakan adalah Taq, enzim termostabil yang diisolasi dari bakteri termofilik, Thermus Aquaticus. DNA polimerase mensintesis untaian DNA baru di sepanjang untaian cetakan, menggunakan primer sebagai titik awal. Selama langkah ekstensi, untaian diperkuat melampaui DNA target. Ini berarti bahwa setiap untai DNA yang baru disintesis akan memiliki wilayah yang saling melengkapi dengan primer. Terdapat peningkatan eksponensial dalam jumlah DNA yang dihasilkan ketika ketiga langkah yang disebutkan di atas diulangi mengikuti siklus, biasanya pada PCR tradisional langkah tersebut dapat diulang sebanyak 20 hingga 55 kali.

Meskipun RT-PCR secara teknis lebih sulit dilakukan dan lebih mahal dibandingkan ELISA, RT-PCR mempunyai kemampuan untuk mendeteksi viral load yang rendah. RT-PCR dianggap 102 hingga 105 kali lebih sensitif dibandingkan ELISA tradisional. RT-PCR juga memungkinkan deteksi beberapa target strain virus atau bakteri dalam reaksi yang sama melalui penggunaan beberapa kombinasi primer. Ini disebut multipleksing. Primer yang digunakan untuk multiplexing dipilih sedemikian rupa sehingga menghasilkan amplikon dengan berbagai ukuran. Hal ini memungkinkan dilakukannya analisis pasca RT-PCR menggunakan elektroforesis gel.

Walaupun RT-PCR menghemat waktu, memungkinkan multiplexing dan lebih sensitif dibandingkan ELISA, reagen dan instrumentasi yang dibutuhkan lebih mahal dan memerlukan tingkat keahlian teknis yang lebih tinggi. Selain itu, analisis produk akhir menggunakan elektroforesis gel melelahkan, relatif lebih mahal, memakan waktu, dan tidak dapat dilakukan otomatisasi. Oleh karena itu, penggunaan RT-PCR untuk skrining rutin tidak memungkinkan dan belum menggantikan ELISA.

Sumber:

1. Xylella fastidiosa. Wikipedia. 26/12/2023/15:30WIB.
2. Potato virus Y. Wikipedia. 27/12/2023/11:00WIB.
3. Sunhee Yoon and Wang-Hee Lee. Spatial analysis of climatic and dispersion characteristics of Xylella fastidiosa outbreak by insect vectors. Journal of Asia-Pacific Entomology Volume 26, Issue 1, March 2023, 102011.
4. Marie et al. New Coffee Plant-Infecting Xylella fastidiosa Variants Derived via Homologous Recombination. Appl Environ Microbiol. 2016 Mar 1; 82(5): 1556–1568. doi: 10.1128/AEM.03299-15.
5. Michele DB, Stephen B and Ewen M. Characterization of Potato Virus Y Isolates and Assessment of Nanopore Sequencing to Detect and Genotype Potato Viruses. Viruses. 2020 Apr; 12(4): 478. doi: 10.3390/v12040478.
6. C. Kerlan and B. Moury. Potato Virus Y. Encyclopedia of Virology (Third Edition) 2008, Pages 287-296. https://doi.org/10.1016/B978-012374410-4.00737-8.
7. Potato Virus Y Strains. https://www.aphis.usda.gov/. 27/12/2023/09:30WIB.
8. Potato virus Y – PVY. https://www.plantdepommedeterre.org /en/maladie- ravageur/potato-virus-y-pvy/. 27/12/2023/10.00WIB.