HAMA DAN PENYAKIT TUMBUHAN UNSRI poenya masto2n

Mekanisme Infeksi Penyakit CVPD pada Tanaman Jeruk

totonhpt o2 

Serangan penyakit CVPD pada tanaman jeruk sering dipungkiri dan 
dikatakan sebagai defisiensi unsur hara. Bagaimana itu terjadi? Bagian ini menjelaskannya.

Karena serangan penyakit CVPD menyebabkan tanaman kekurangan unsur-unsur Zn, Mn dan Ca , maka ada indikasi yang menunjukkan bahwa infeksi penyakit CVPD pada tanaman jeruk mengganggu mekanisme transport mineral atau ion-ion seperti Zn, Mn, dan Ca ke dalam sel-sel tanaman jeruk.

Tanaman yang di-serang CVPD memperlihatkan gejala daunnya menguning atau klorosis, warna tulang daunnya menjadi hijau tua, daunnya lebih tebal, kaku dan ukurannya menjadi lebih kecil. Hal yang sama juga dilaporkan oleh Sarwono (1995). Klorosis terjadi karena pembentukan klorofil berkurang, sehingga aktivitas fotosintesis tanaman menurun. Tanaman yang terinfeksi CVPD juga menunjukkan gejala nekrosis dan gugur daun (Marlina 1998). Proses terjadinya klorosis diawali dengan tertularnya jaringan tanaman oleh patogen melalui stilet serangga vektor pada saat mengisap cairan dari floem tanaman jeruk. Selanjutnya patogen yang terdapat dalam floem tersebar ke bagian-bagian tanaman bersama translokasi bahan organik. Kehadiran patogen dalam jumlah yang relatif banyak dapat menimbulkan gejala klorosis bahkan terjadinya nekrosis pada floem tulang daun (Diah, 2002).Proses penularan patogen persisten diawali dengan terjadinya mengambilan patogen bersamaan dengan cairan tanaman oleh serangga vektor pada waktu makan melalui stiletnya, kemudian masuk ke saluran pencernaan menembus dinding usus, sirkulasi dalam hemolimf dan mengkontaminasi air ludah. Bakteri mengalami periode laten dalam tubuh vektor, setelah itu vektor menjadi infektif (Carter 1973, Oka 1993).

Penelitian terakhir tahun 2003 menemukan bahwa serangga vector D. citri tidak menularkan patogen L. asiaticus kepada telur–telur yang dihasilkannya.  Nimfa D. citri mendapatkan atau terlular  patogen  ketika mulai bisa mengambil makanan pada tanaman jeruk, (Wirawan, dkk, 2003, Wijaya, 2003). Penularan patogen melalui rantai makanan disebutkan oleh Hurd (2003) sebagai “trophic transmission from host to host via the food chain”. Interaksi mutualisme tersebut berlangsung sangat lama.

Setelah masuk ke dalam sel-sel floem tanaman jeruk bakteri CVPD, L. asiaticus akan berkembang biak dengan mengambil sumber karbon dan nitrogen sebagai makanan dari metabolisme sel-sel floem tanaman jeruk.

Tanaman yang di-serang CVPD memperlihatkan gejala daunnya menguning atau klorosis, warna tulang daunnya menjadi hijau tua, daunnya lebih tebal, kaku dan ukurannya menjadi lebih kecil. Hal yang sama juga dilaporkan oleh Sarwono (1995). Klorosis terjadi karena pembentukan klorofil berkurang, sehingga aktivitas fotosintesis tanaman menurun. Tanaman yang terinfeksi CVPD juga menunjukkan gejala nekrosis dan gugur daun (Marlina 1998). Proses terjadinya klorosis diawali dengan tertularnya jaringan tanaman oleh patogen melalui stilet serangga vektor pada saat mengisap cairan dari floem tanaman jeruk.Selanjutnya patogen yang terdapat dalam floem tersebar ke bagian-bagian tanaman bersama translokasi bahan organik. Kehadiran patogen dalam jumlah yang relatif banyak dapat menimbulkan gejala klorosis bahkan terjadinya nekrosis pada floem tulang daun (Diah, 2002).

Proses penularan patogen persisten diawali dengan terjadinya mengambilan patogen bersamaan dengan cairan tanaman oleh serangga vektor pada waktu makan melalui stiletnya, kemudian masuk ke saluran pencernaan menembus dinding usus, sirkulasi dalam hemolimf dan mengkontaminasi air ludah. Bakteri mengalami periode laten dalam tubuh vektor, setelah itu vektor menjadi infektif (Carter 1973, Oka 1993).

Penelitian terakhir tahun 2003 menemukan bahwa serangga vector D. citri tidak menularkan patogen L. asiaticus kepada telur–telur yang dihasilkannya.  Nimfa D. citri mendapatkan atau terlular  patogen  ketika mulai bisa mengambil makanan pada tanaman jeruk, (Wirawan, dkk, 2003, Wijaya, 2003). Penularan patogen melalui rantai makanan disebutkan oleh Hurd (2003) sebagai “trophic transmission from host to host via the food chain”. Interaksi mutualisme tersebut berlangsung sangat lama.

Setelah masuk ke dalam sel-sel floem tanaman jeruk bakteri CVPD, L. asiaticus akan berkembang biak dengan mengambil sumber karbon dan nitrogen sebagai makanan dari metabolisme sel-sel floem tanaman jeruk. 

Masuknya patogen ke dalam sel floem menyebabkan terjadinya reaksi tingkat molekul antara patogen dan sel floem.  Diduga L. asiaticus menghasilkan molekul protein virulen (toksik) yang dapat mengganggu metabolisme sel-sel floem.  Sementara itu sel-sel floem menghasilkan protein khusus, misalnya protein reseptor, sebagai reaksi terhadap masuknya patogen dan molekul protein virulennya ke dalam sel floem. Karena serangan penyakit CVPD menyebabkan tanaman kekurangan unsur-unsur Zn, Mn dan Ca , maka ada indikasi yang menunjukkan bahwa infeksi penyakit CVPD pada tanaman jeruk mengganggu mekanisme transport mineral atau ion-ion seperti Zn, Mn, dan Ca ke dalam sel-sel floem tanaman jeruk.

Wirawan, dkk, 2003 dan Sri Marhaeni, 2003 menemukan dua molekul protein khas pada tanaman jeruk yang terserang penyakit CVPD sementara pada tanaman jeruk sehat (tidak terserang penyakit CVPD) kedua molekul tersebut tidak ditemukan.  Kedua molekul protein ini telah berhasil diisolasi dan dimurnikan (dipurifikasi) menggunakan teknik electro-blotting atau dengan teknik kolom khromatografi menggunakan fraction collector.  Belum diketahui apakah kedua molekul protein tersebut berasal dari bakteri CVPD, L. asiaticus, atau berasal dari sel tanaman jeruk yang terinfeksi atau masing-masing molekul protein dihasilkan oleh bakteri CVPD dan sel floem tanaman jeruk.  Diduga keberadaan kedua molekul protein inilah yang menyebabkan terganggunya transport ion kedalam sel tanaman jeruk. 

Protein memegang peran kunci dalam semua proses biologis. Hampir semua katalis dalam sistim biologis adalah protein (enzim). Berarti protein menentukan pola transformasi kimia dalam sel.  Protein memperantarai cakupan sangat luas fungsi-fungsi lain seperti transport dan penyimpanan, proteksi imun, rangsangan, integrasi metabolisme, kontrol pertumbuhan dan diferensiasi (Stryer, 2000).

Menurut Alberts et al. (1991), protein transport pertama kali diketahui tahun 1950-an, dengan mempelajari bagaimana bakteri mempunyai kemampuan untuk memasukkan  gula spesifik melalui membran plasma.  Berbagai macam penyakit keturunan pada manusia, contohnya penyakit cystinuria disebabkan oleh ketidak mampuan sel untuk mentranspot asam amino tertentu dari urine atau intestine ke dalam sel darah.  Terdapat dua macam protein transpot yang berlokasi pada membran sel, yaitu protein pembawa (carrier protein) dan protein saluran (channel protein).  Protein pembawa mengikat senyawa (zat terlarut) spesifik untuk memindahkan senyawa melewati membran sel, sedangkan protein saluran tidak memerlukan ikatan dengan senyawa tersebut.  Transpot ion oleh protein pembawa dapat dilakukan secara aktif atau pasif, sedangkan transpot ion oleh protein saluran dilakukan secara pasif.  Transport aktif yang diperantarai oleh protein pembawa akan memompa secara langsung ion tertentu melewati membran.

Proses protein pembawa untuk menyalurkan sebuah molekul larutan melalui lapisan lemak menyerupai reaksi enzim-substrat. Setiap jenis protein pembawa mempunyai satu atau lebih tempat pengikatan untuk larutan atau substratnya.  Pada saat semua tempat pengikatan telah terisi penuh maka nilai pengangkuatannya akan maksimal. Seperti pada enzim, pengikatan larutan dapat dihalangi secara khusus oleh penghalang yang kompetitif (competitive inhibitor) untuk mencegah adanya pengikatan atau adanya penghalang yang non kompetitif (noncompetitive inhibitor). Mekanisme kerja  protein pembawa dan protein saluran serta kemungkinan peran kedua protein khas yang ditemukan pada tanaman jeruk terserang penyakit CVPD.

Mekanisme molekuler bagaimana masuknya larutan melewati lapisan lemak (lipid bilayer) pada membran sel belum diketahui dengan jelas, tetapi DNA pengkode protein transpot  telah berhasil diklon dan disekuen.  Sekuen DNA pengkode bagian spesifik protein dapat diubah dengan mutasi lokus terarah (site directed mutagenesis) dan mRNA mutan dapat diinjeksikan pada sel mamalia atau oocytesXenophus, dimana akan diketahui secara langsung sintesa protein mutan yang berfungsi sebagai protein transpot (Alberts et al., 1991). Penelitian yang dilakukan oleh Kato et al. (2001), menemukan bahwa protein AtHKT1 pada Arabidopsis thaliana yang merupakan pengangkut Na⁺ / K⁺ memiliki kemampuan dalam memperantarai masuknya Na⁺ pada oocytes Xenophus laevis dan pengambilan K⁺ pada E. coli.  Protein HKT1 merupakan kelompok dari superfamili pentranspot K⁺.

Mekanisme transport mineral inilah yang diduga terganggu akibat serangan penyakit CVPD. Sehingga model hipotetik yang dapat diajukan saat ini adalah interaksi antara protein virulen yang dihasilkan oleh bakteri CVPD, L. asiaticus, dan protein reseptor yang dihasilkan oleh sel tanaman jeruk berikatan secara kimia pada domain membran dari molekul protein saluran (channel protein) yang berfungsi menyalurkan ion-ion inorganik ke dalam sel floem tanaman jeruk.  Akibatnya protein saluran ini tidak dapat berfungsi menyalurkan ion-ion inorganik seperti Zn, Mn dan Ca ke dalam sel tanaman jeruk.

Mekanisme Infeksi Penyakit CVPD pada Tanaman Jeruk 

Serangga Vektor Diaphorina citri infektif

(Membawa bakteri patogen CVPD, L. asiaticum)

Ê

Tanaman Jeruk

Ê

Tanaman Jeruk tertular bakteri patogen CVPD, L. asiaticum

Ê

Bakteri CVPD, L. asiaticus masuk ke dalam sel-sel floem dan

menyebar melalui pembuluh floem bersama

translokasi nutrisi/fotosintat

Ê

Sel-sel bakteri CVPD menghasilkan protein virulen (toksik) yang

kemudian berinteksi dengan protein reseptor  yang dihasilkan oleh

sel-sel tanaman jeruk

Ê

Interaksi kedua molekul protein berikatan secara kimia dengan

domain membran protein saluran (channel protein) sehingga

mengganggu mekanisme transport ion ke dalam sel tanaman jeruk

Ê

Tanaman jeruk sakit :

Tanaman kekurangan unsur-unsur seperti Zn, Mn, dan Ca,

sehingga muncul gejala serangan penyakit CVPD

Deteksi PCR distribusi L. asiaticum pada ranting tanaman jeruk.

Deteksi patogen CVPD pada serangga vektor D. citri.  Sampel DNA dari; 1. daun jeruk bergejala di lapangan, 2. daun jeruk bergejala di laboratorium, 3. ujung ranting jeruk terinfeksi CVPD di lapangan, 4. ujung ranting jeruk terinfeksi CVPD di laborarium, 5. D. citri dewasa di pertanaman terinfeksi CVPD, 6. D. citri dewasa di laboratorium terinfeksi CVPD, 7. nimfa D. citri di pertanaman terinfeksi CVPD, 8. nimfa D. citri di laboratorium terinfeksi CVPD, 9. imago A. tavaresi, 10. imago M. dentipes, 11. daun bibit jeruk terinfeksi CVPD,  12. daun kemuning terinfeksi CVPD, 13. telur D. citri pada tanaman terinfeksi CVPD, M. DNA marker.

Pengendalian Penyakit CVPD….