PLANT PATHOLOGY: Sub Lab. Plant Bacteriology

Plant Bacteriology is a sub laboratory of Plant Pathology at Plant Protection Department in Faculty of Agriculture, Brawijaya University. We focus on the research regarding identification and  molecular detection of plant pathogenic bacteria, biological control of plant pathogenic microbes using antagonistic bacteria, virulence mechanism of plant pathogenic bacteria,  plant resistance mechanism against plant pathogenic bacteria, and management of plant disease caused by pathogenic bacteria.

PCR detection of Huanglongbin (CVPD) Disease (Photo by Luqman Qurata Aini)

Crown gall disease on rose at Batu, Malang (Photo by Luqman Qurata Aini)

Lecturers
Prof. Dr. Abdul Latief Abadi, MS
Luqman Qurata Aini PhD.
Restu Rizkyta Kusuma Msc.

Lab Members:

Doctorate Students:
Rahmi Masnilah

Master Students:
Nurul
Tri Andarini
Dian
Kamila

Bachelor Students:
Dyah
Annisa
Adis
Husna
Ganestya
Eka
Zainul
Nugroho
Auliya
Erfika
Ajeng
Ichsan
W Hafiah
Etc

Alumni:
Lilis Suryani (Master)
Cokorda Javandira (Master)
Bogi Diyansah (Master)
Dharmawan PR (Master)
Sasmita Sari (Master)
Febri
Andhy
Ratri
Aulya
Wiwik
Zainudin

Lab. Assistant:
Istania Huda

Posted in About Us | Leave a comment

Surveilans dan Deteksi Patogen Oleh Tanaman

Tanaman telah mengembangkan beberapa mekanisme pengawasan (surveilans) berlapis untuk mengenali dan menentukan apakah patogen yang menyerang berpotensi berbahaya dan memerlukan respon cepat sebelum patogen memiliki kesempatan untuk menyebabkan kerusakan serius. Sistem surveilans ini terkait dengan respon pertahanan dini (pre-programmed) yang bersifat spesifik. Resistensi basal, juga disebut kekebalan bawaan (innate immunity), adalah barisan/lapisan/garda pertama dari bentuk pertahanan dini (pre-formed) dan bersifat terinduksi (inducible) yang melindungi tanaman terhadap seluruh kelompok patogen. Resistensi basal dapat dipicu saat sel-sel tumbuhan mengenali pola molekul penyusun mikroba (microbe-associated molecular patterns = MAMPs) seperti protein spesifik, lipopolisakarida, dan komponen dinding sel yang umum ditemukan pada mikroba. Hasilnya adalah sel-sel tanaman menjadi kebal terhadap serangan patogen. Mikroba baik patogen maupun non-patogen mampu memicu resistensi basal dalam tanaman karena adanya komponen molekul yang umum terdapat dalam sel mereka.

Flagella bakteri sering dapat dikenali oleh tanaman pada saat terjadi resistensi basal (APSnet - Courtesy D. A. Cuppels)

Patogen tanaman telah mengembangkan tindakan pencegahan yang mampu menekan resistensi basal dalam spesies tanaman tertentu. Jika patogen mampu menekan pertahanan basal, tanaman dapat menanggapi dengan lapisan/barisan lain pertahanan berupa respon hipersensitif (HR). HR ini ditandai oleh sel tanaman yang sengaja mematikan diri pada lokasi infeksi. Meskipun lebih drastis dibandingkan dengan resistensi basal, HR dapat membatasi akses patogen terhadap air dan nutrisi dengan mengorbankan beberapa sel untuk menyelamatkan sel-sel tanaman yang lain. HR biasanya lebih spesifik pada patogen tertentu dibanding resistensi basal dan sering terpicu ketika produk gen dalam sel tanaman mengenali molekul-molekul efektor yang berperan dalam pembentukan infeksi dan gejala penyakit, yang dikeluarkan oleh patogen ke dalam tanaman. Telah diketahui patogen dari jenis bakteri, jamur, virus, dan nematoda mikroskopis mampu merangsang HR pada tanaman.

Reaksi hipersensitif pada daun Arabidopsis (APS net: Photo by Brian Freeman)

Setelah respon hipersensitif telah dipicu, jaringan tanaman dapat menjadi sangat resisten terhadap berbagai patogen untuk jangka waktu tertentu. Fenomena ini disebut resistensi yang diperoleh secara sistemik (Systemic Acquired Resistance = SAR) dan merupakan kondisi meningkatnya kesiapan tanaman dalam menghadapi serangan lebih lanjut dengan memobilisasi sumber-sumber ketahanan tanaman. Para peneliti telah mempelajari cara buatan (artifisial) untuk memicu SAR dengan penyemprotan tanaman dengan bahan kimia yang disebut aktivator tanaman seperti asam salisilat. Zat-zat tersebut mendapatkan dukungan dalam komunitas pertanian karena kurang beracun bagi manusia dan satwa liar daripada fungisida atau antibiotik, dan efek pelindungnya dapat bertahan lebih lama.

Selain respon hipersensitif, tanaman dapat membela diri terhadap virus dengan berbagai mekanisme termasuk sistem pertahanan genetik yang disebut RNA silencing. Banyak virus menghasilkan untai ganda RNA atau DNA selama replikasi dalam sel inang. Tanaman dapat mengenali molekul-molekul asing dan merespon dengan mencerna untaian genetik menjadi fragmen-fragmen yang tidak aktif dan menghentikan infeksi. Tanaman yang terinfeksi virus seringkali akan menunjukkan klorosis dan bintik, tetapi gejala penyakit tersebut akhirnya dapat hilang jika fungsi RNA silencing berhasil, proses ini disebut pemulihan. Selain itu, tanaman dapat mempertahankan template untai genetik yang telah dicerna yang dapat digunakan untuk mengantisipasi dengan cepat serangan virus yang sama di masa yang akan datang, ini adalah suatu proses yang analog dengan memori sistem kekebalan tubuh pada vertebrata.

(diambil dari APSnet: An Overview of Plant Defenses against Pathogens and Herbivores, oleh Brian C. Freeman and Gwyn A. Beattie)

Posted in Artikel | Leave a comment

Stomata, Garda Terdepan Tumbuhan Melawan Patogen

Stomata adalah lubang mikroskopik pada bagian epidermis daun tanaman. Lubang ini berfungsi sebagai pintu masuk CO2 dalam fotosintesis. Ukuran lubang stomata berubah sebagai respon terhadap kondisi lingkungan seperti intensitas cahaya, kelembaban, konsentrasi CO2 sebagai bagian dari mekanisme adaptasi tanaman untuk mengoptimalkan efisiensi fotosintesis atau meminimalisir kehilangan air.

Stomata selama ini juga diketahui sebagai pintu masuk yang bersifat pasif bagi patogen tanaman seperti jamur dan bakteri. Beberapa studi jamur atau bakteri yang masuk lewat stomata menunjukkan bahwa pada saat berada di permukaan daun, sebagian besar jamur atau bakteri melakukan gerakan trofik ke arah stomata. Setelah masuk ke dalam jaringan daun dan melakukan infeksi mereka bisa mempengaruhi gerakan stomata melalui induksi dengan beberapa senyawa tertentu. Misalnya senyawa yang dihasilkan jamur yaitu oligogalacturonic acid dan chitosan serta toksin syringomycin yang dihasilkan bakteri dapat memicu tertutupnya stomata. Sebaliknya coronatine yang dihasilkan Pseudomonas syringae pv. tomato (Pst) dan fusicoccin yang dihasilkan Fusicoccum amygdali justru memicu terbukanya stomata. Ditengarai terbukanya stomata oleh coronatine sangat penting bagi pelepasan bakteri dari daun yang terinfeksi pada fase akhir infeksi dan membantu penyebaran bakteri untuk penularan ke tanaman yang lain.

Beberapa penemuan terbaru menunjukkan bahwa stomata dapat memainkan peran aktif dalam membatasi invasi bakteri sebagai bagian dari “Sistem Kekebalan Turunan” (Plant Innate Immune System). Flagellin – sub unit protein penyusun flagella- dan lipopolysacharide (LPS) – bagian dari penyusun dinding sel- dari bakteri diketahui  memicu tertutupnya stomata, yang mengindikasikan stomata mampu mengenali bagian dari sel bakteri sebagai fungsi sistem pertahanan yang efektif dari  “plant innate immunity”. Bakteri patogen dan mungkin jenis patogen yang lain mampu mengatasi ketahanan berbasis stomata (stomata-based defense) tersebut yaitu  “membuka” stomata dengan mengeluarkan faktor virulensi spesifik. Misalnya,  coronatine yang struktur kimianya mirip methyl jasmonate dapat membuka kembali stomata yang tertutup akibat reaksi “defense” dan memberi kesempatan Pst untuk masuk ke dalam daun

Yang menarik banyak serangan penyakit oleh bakteri membutuhkan kelembaban tinggi, hujan atau luka oleh pembekuan (frost damage); yang dapat memicu terbukanya stomata dan atau mem-bypass “defense” oleh stomata dengan membentuk luka sebagai pintu masuk alternatif.

Studi lebih lanjut tentang regulasi “stomata-based defense” oleh mikroba dan lingkungan akan lebih memperjelas pemahaman terhadap patogenesis bakteri, epidemiologi dan mikrobiologi permukaan daun. Dengan pemahaman tersebut bisa disusun strategi baru pengendalian patogen tanaman.

(Disusun dari beberapa sumber)

Posted in Artikel | Leave a comment