Epidemiologi dan pengendalian penyakit virus

EPIDEMIOLOGI DAN PENGENDALIAN PENYAKIT VIRUS
Bab ini terdiri atas dua kegiatan belajar yang membahas tentang epidemiologi penyakit virus. Kajian epidemiologi penyakit virus bertujuan untuk mengetahui penyebab dan meramalkan epidemi penyakit virus, serta menentukan metode pengendalian. Epidemiologi membahas interaksi yang kompleks antara virus, tanaman, dan lingkungan, yang pada akhirnya diamati pada tanaman inang. Interaksi itu melibatkan interaksi antara inang dan virus, inang dan vektor, virus dan vektor, dan pengaruh lingkungan dalam interaksi tersebut.
Aspek pengendalian penyakit virus membahas tentang prinsip dasar pengendalian penyakit virus. Beberapa tindakan pengendalian penyakit virus yang dibahas secara umum dapat dikelompokkan menjadi (1) menghilangkan sumber inokulum, (2) menghindari sumber infeksi, (3) mengendalikan vektor virus dan (4) melindungi tanaman dengan strain lemah (proteksi silang).
Setelah mempelajari materi dalam Bab 9 ini, mahasiswa diharapkan dapat menganalisis terjadinya epidemi penyakit virus di lapangan dan dapat menggunakan hasil analisis tersebut untuk menentukan strategi pengendalian penyakit virus yang efektif.
Ekologi dan Epidemiologi Penyakit Virus
Ekologi adalah ilmu yang mempelajari tentang interaksi antara organisme dan lingkungan. Ekologi virus tumbuhan yang ditularkan oleh vektor (vector-borne) mempunyai sifat ekologi yang berbeda dengan patogen lain dari golongan jamur dan bakteri. Ekologi virus merupakan kajian interaksi antara tanaman inang dan virus, inang dan vektor, virus dan vektor, dan pengaruh lingkungan dalam interaksi tersebut. Pengaruh total dari faktor itu akan diamati melalui intensitas penyakit virus pada tanaman inang.
Gambaran beberapa faktor yang mempengaruhi epidemiologi penyakit virus dapat dilihat pada gambar 58.

































Gambar 58. Beberapa faktor ekologi penting yang memengaruhi epidemi penyakit virus   (Bos, 1983)












Hingga saat ini, informasi mengenai”pengaruh langsung kondisi iklim terhadap virus” masih sangat sedikit. Virus tertentu mungkin lebih aktif pada suhu tinggi, sedangkan lainnya lebih menyukai suhu yang lebih rendah atau kemudian menjadi lebih virulen, meskipun suhu ini sering lebih berpengaruh terhadap inangnya bukan terhadap virusnya. Suatu contoh, TMV dapat menghasilkan bercak local pada Nicotiana glutinosa pada suhu dibawah 30°C, serta nekrosis sistemik dan kematian tumbuhan diatas 30°C. Sebagian besar viroid memperlihatkan gejala awal pada suhu diatas 30°C dibandingkan dengan suhu yang lebih rendah.
Dari pengertian ekologi suatu spesies vektor dapat berstrategi r (r-strategist) atau strategi K (K-strategist). Vektor yang mempunyai strategi r mempunyai sifat reproduksi yang cepat dan kemampuan menyerang yang tinggi. Sebaliknya, yang mempunyai strategi K biasanya terdapat dalam habitat yang stabil dan mempunyai sifat reproduktif yang rendah. Vektor dengan strategi K mempunyai mobilitas rendah karena daya adaptasinya hanya berlaku pada habitat yang sempit. Namun demikian, beberapa vektor tidak dapat digolongkan hanya pada salah satu strategi karena vektor tersebut mempunyai strategi r maupun K.
Di alam,penyebaran virus melalui vektor, yaitu dari tanaman terinfeksi ke tanaman lain, membutuhkan tiga komponen dasar, yaitu tanaman inang,vektor,dan virus. Dari ketiga komponen itu, viruslah yang sangat diuntungkan karena dia akan mengeksploitasi tanaman inang dan vektor. Dari sudut vektor, yang diperlukan adalah makanan dari tanaman inang, sedangkan penularan virus bukan merupakan sesuatu yang disengaja atau diperlukan dari intraksi tanaman dan vektor. Oleh sebab itu, penularan virus merupakan akibat tidak langsung yang menyebabkan tanaman lebih menderita bila dibandingkan dengan proses makan vektor.
Timbulnya penyakit virus pada tanaman inang memerlukan kondisi sebagai berikut:

Adanya hubungan antara vektor dan tanaman inang melalui tersedianya sumber virus dilapangan dan tanaman inang yang rentan yang akan ditulari.
Adanya hubungan antara vektor dan virus, yaitu vektor mempunyai kemampuan untuk menularkan virus dilapangan.
Adanya hubungan antara vektor, tanaman inang, dan virus, yaitu vektor melakukan kontak dengan tanaman yang terinfeksi untuk mendapatkan virus dan menginokulasikan kepada tanaman inang baru.
B. Dasar-Dasar Pengendalian Penyakit Virus
Masalah penyakit virus pada tanaman secara langsung atau tidak langsung berkaitan dengan aktivitas manusia. Beberapa kegiatan manusia yang menyebabkan terjadinya epidemi penyakit virus antara lain: (1) memasukan virus baru kesuatu areal tanaman melalui benih atau bibit yang dikembangkan secara vegetatif; (2) memasukan vektor virus kedaerah baru; (3) memasukan varietas baru yang rentan pada virus yang ada didaerah baru; (4) melakukan penanaman secara monokultur tanaman yang mempunyai genetika yang sama pada areal yang luas menggantikan sistem budidaya tradisional yang polikultur; (5) menggunakan irigasi untuk memperpanjang musim tanam; dan (6) menanami lahan yang sama secara terus-menerus dengan tanaman yang sama.
Akhir-akhir ini, aktivitas penelitian yang banyak dilakukan untuk mengatasi masalah epidemi penyakit virus adalah (1) pemuliaan tanaman untuk memperloreh tanaman yang tahan terhadap virus, (2) pengendalian vektor dengan berbagai strategi , (3) produksi bibit tanaman bebas virus melalui perbanyakan vegetatif, dan (4) produksi tanaman transgen yang mengandung gen virus yang tahan terhadap virus.
Pengendalian penyakit virus secara efektif perlu identifikasi virus yang tepat serta pengetahuan ekologi dan epidemiologi penyakit virus yang memadai. Berdasarkan pengetahuan tersebut beberapa metode pengendalian dapat dikaji untuk mengatasi epidemi penyakit virus. Virus berbeda dengan patogen dari golongan jamur, bakteri, atau nematoda, yang dapat diatasi dengan aplikasi pestisida. Sampai saat ini, belum ditemukan bahan kimia yang secara ekonomi dapat menghentikan infeksi virus dalam tanaman inang. Oleh sebab itu, pengendalian penyakit yang disebabkan oleh virus perlu dilakukan melalui pendekatan pengelolaan penyakit secara terpadu.
Beberapa tindakan pengendalian penyakit virus secara umum dapat dikelompokan menjadi (1) penghilangan sumber inokulum, (2) penghindaran sumber infeksi, (3) pengendalian vektor virus, dan (4) perlindungan tanaman dengan strain lemah (proteksi silang).
Penghilangan Sumber Infeksi Virus
Penggunaan benih atau bibit tanaman bebas virus merupakan salah satu cara yang efektif untuk menghindarkan terjadinya epidemi penyakit virus. Mengingat keberadaan serangga vektor virus yang selalu ada dilapangan, maka usaha menghilangkan tanaman terinfeksi yang dapat menjadi titik awal penyebaran virus perlu dilakukan untuk menghindari terjadinya epidemi penyakit virus.
Sumber infeksi berupa tanaman sakit merupakan vektor utama yang diperlukan untuk memulai epidemi penyakit virus dilapangan. Oleh sebab itu, usaha menghilangkan sumber infeksi merupakan cara yang efektif untuk menghindari terjadinya epidemi penyakit. Dalam hal ini, diperlukan kajian tentang kisaran tanaman inang virus dan cara penyebarannya di lapangan. Sumber infeksi di lapangan dapat berupa gulma, tanaman inang alternatif, sisa tanaman, dan tanaman kepras.
Usaha menghilangkan sumber infeksi dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut.
Menghilangkan gulma dan tanaman inang lain. Beberapa virus tumbuhan mempunyai tanaman inang lain berupa gulma yang berada disekitar tanaman yang dibudidayakan. Telah diketahui CMV mempunyai inang alternatif yang sangat banyak (845 spesies) termasuk gulma yang ada disekitar tanaman utama (Palukatis, 1997).
b. Eradikasi tanaman sisa (voluntir). Tanaman yang bertahan hidup dari musim sebelumnya merupakan sumber infeksi virus yang potensial untuk tanaman baru. Sebagai contoh, umbi kentang yang tertinggal dan terinfeksi PVY dapat menjadi sumber infeksi bagi tanaman kentang berikutnya.
c. Eradikasi tanaman terinfeksi. Tanaman yang terinfeksi virus dalam suatu pertanaman harus dihilangkan untuk menghindari terjadinya penularan ketanaman disekitarnya. Eradikasi lebih efektif dilakuan sewaktu tanaman masih muda.
Penghindaran Sumber Infeksi
Menghindari sumber infeksi merupakan salah satu cara untuk menghindari terjadinya epidemi penyakit. Beberapa tindakan yang dapat dilakukan untuk menghindari sumber infeksi adalah sebagai berikut:
a. Modifikasi cara becocok tanam. Penanaman terus-menerus dengan satu jenis tanaman terutama didaerah tropika dan subtropika berpotensi menimbulkan terjadinya epidemi penyakit. Tidak adanya musim dingin yang dapat menghilangkan serangga vektor dan tanaman sisa akan menimbulkan penyakit virus endemi di lapangan.
b. Menanam pada areal terisolasi. Penanaman pada areal terisolasi lebih banyak diarahkan untuk memproduksi benih atau bibit bebas virus.
c. Kesehatan (higienis) tanaman. Kesehatan tanaman perlu ditingkatkan terutama untuk menghadapi virus yang sangat stabil seperti TMV pada tanaman tomat dan tembakau. TMV adalah virus yang sangat stabil, sehingga penularan dapat terjadi melalui tanah bekas tanaman sebelumnya atau melalui alat pertanian.
d. Menggunakan benih atau bibit bebas virus. Penggunaan benih dan bibit bebas virus berarti meniadakan sumber infeksi yang dapat menunda terjadinya epidemi  penyakit virus dilapangan.
e. Menghindari vektor. Khusus untuk kebun pembibitan, pemilihan lokasi yang bebas dari vektor virus merupakan cara yang efektif untuk mendapatkan benih atau bibit bebas virus. Seperti telah diuraikan diatas bahwa bibit yang terinfeksi virus merupakan sumber penyebaran virus yang paling efektif.
Pengendalian vektor
    a.Secara kimia menggunakan pesisida
 Pengendalian serangga vektor untuk mencegah terjadinya penularan virus akan lebih sukar dilakukan apabila serangga tersebut berupa hama. Pada penyakit virus,populasi serangga vektor yang sangat kecil saja sudah dapat menimbulkan dampak yang luar biasa terhadap epidemiologi penyakit. Oleh sebab itu,penghilangan sumber infeksi seperti diuraikan di atas harus dipadukan dengan cara lain untuk menekan laju epidemi penyakit virus.
Banyak insektisida yang tersedia dan dapat digunakan untuk mengendaliakan serangga vektor.berdasarkan cara kerjanya, insektisida tersebut dapat digolongkan menjadi dua yaitu insektisida kontak dan sistemik. Insektisida kontak tidak terlalu efektif digunakan untuk mengendalikan vektor, kecuali frekuensi aplikasinya yang harus tinggi. Sebaliknya, insektisida sistemik lebuh baik, dalam arti insektisida tersebut akan bertahan lama dalam jaringan tanaman sehingga serangga vektor dapat dihalangi.
Secara umum, aplikasi insektisida lebih efektif digunakan untuk mengendaliakan vektor presisten dibandingkan dengan vektor nipersisten.mengingat sifat penularan virus melalui vektor nirpersisten berlangsung dalam hitungan detik maka setelah aplikasi insektisida, vektor masih dapat menularkan virus sebelum vektor tersebut mati. Selain itu,virus tidak mempunyai masa retensi dalam vektor nirpersisten,sehingga aplikasi insektisida tidak banyak bermanfaat.sebagai contoh, penularan virus melalui serangga vektor M.persicae yang menularkan PLRV(potato leaf rol virus)(persisten)dan PVYY(nirersisten),serta aplikasi insektisida sistemik pada tanaman kentang, ternyata menurunkan insiden infeksi PLRV dan tidak banyak berpengaruh terhadap insiden infeksi PVY.

 b.secara nirkimia
Tanaman Pembatas
Tanaman pembatas(barrier crop) sangat efektif untuk menghalagi penularan virus melalui kutu daun.sebagai contoh, tanaman pembatas barley di sekelilingi tanaman kubis  dapat menurukan intensitas penyakit yang disebabkan oleh CaMV sebesar 80%. Mekanisme penularan intensitas penyakit itu terjadi akibat kuu daun yang membawa CaMV(vektor nirpersisten) akan bertahab dalam tanaman pembatas untuk beberapa waktu dan akan kehilangan infektivitasnya pada tanaman pembatas.
Mulsa Berefleksi
Mulsa yang mempunyai permukaan yang mengilat di sekitar tanaman efektif mengendalikan kutu daun yang menjadi vektor virus. Mulsa plastik banyak digunakan pada budidaya cabai dan terbukti efektif untuk mengendalikan intensitas dan keterjadian penyakit virus yang disebabkan oleh CMV
Minyak
Minyak seperti parafin atau minyak mineral (mineral oil),yang disemprotkan pada permukaan daun tanaman akan efektif untuk mengendalikann kutu daun.
Pengendalian dengan proteksi silang
 Proteksi silang adalah hambatan superinfeksi suatu virus akibat imbas ketahanan dari infeksi virus sebelumnya. Mekanisme molekul proteksi silang sampai saat ini belum sepenuhnya dipahami. Namun, asam nukleat dan protein mempunyai peranan dalam proses proteksi silang. Beberapa fenomen yang menunjukan bahwa proteksi silang terjasi pada aras asam nuklet adalah proteksi silang yang terjadi pada 1) viroid yang hanya terdiri atas RNA, 2)mutan TMV yang hanya terdiri atas asam nukleat(RNA),3) vrus yang menpunyai multipartikel. Bagian genom yang berfungsi dalam proteksi silang justru berada diluar gen penyandi proteksi selubung.
Tindakan pengendalian virus dengan proteksi silang dilakukan dengan penggunaan isolat lemah suatu virus. Hal ini bertujuan untuk melindungi tanaman dari kerusakan ekonomis yang ditimbulkan oleh superinfeksi strain ganas. Strain lemah ini dapat diperoleh melalui tiga cara:a) mutasi yang diimbas dari bahan mutagen, seperti nitrous acid;b)penularan melalui inang atau vektor selektif;c)seleksi dari populasi alamiah starin virus yang ada dilapangan
Sejak konsep ketahan tanaman yang diturunkan dari patogen dikembangkan oleh stanford& johnson pada tahun 1985, banyak dihasilkan tanaman transgen dengan gen yang berasal vitus(tabel 13.) bagian dari genom virus yang banayak digunakan adalah gen protein selubung(CP),polimerase,dan replikase.
Tabel 13.tanaman transgen dengan gen yamg berasal dari virus dan mekanisme ketahannya
Asal gen
Tanaman inang
Tipe ekspresi
Ketahan virus
Refrensi

SMV
N.tabacum
CP
PVY,TEV
Stark&Beachy,1989

TEV
N.tabacum
RNA
TEV
Libdbo&Douherty.1992

CMV
N.tabacum
CP
CMV
Okuna et al.,1993

TSWV
N.benthamiana
CP
TSWV
Pang et al.,1994

PRV
Carica papaya
CP
PRV
Tenant et al.,1994

LMV
N.tabacum
CP
LMV,PVY
Dinant et al.,1994

PVY
Solanum tuberosum
CP
PVY
Malnoe et al.,1994

BYMV
N.bentamiana
AS-RNA
BYMV
Hammond& Kamo, 1995

PPV
Prunus domestica
CP
PPV
Scorza et al.,1996

PPV
N.bentamiana
replikasi
PPV
Guo& Garcia,1997

Keterangan:
AS-RNA :antisense RNA
CMV :cocumber mosaic virus
CP :coat protein
PRV : papaya ringspot virus
PPV : plum pox virus
SMV :soybean mosaic virus
TMV :tobacco mosaic nirus
TEV :tobacco etch virus
TYMV : tomato yellow virus
TSWV :tomato spoted wilt virus
PVY : potato vitus Y
Dua tipe ketahanan tanaman transgen terhadap virus, yaitu:1) ketahanan yang khas terhadap virus asal gen, dan 2) ketahana spektrum luas yaitu ketahanan yang juga terjadi tehadap virus lain selain virus asal gen. Fenotipe ketahanan tanaman transgen yang mengekspresikan gen CP dapat digeneralisasikan sebagai berikut:
Fenotipe dari ketahanan tanaman transgen, seperti penundaan timbulnya  gejala penyakit, konsentrasi virus yang rendah dalam jaringan tanaman, dan terjadinya penyembuhan dari infeksi virus.
Ketahanan dapat dipatahkan oleh konsentrasi inokulum virus yang tinggi
Ketahanan lebih efektif pada tanaman tua daripada tanaman muda
Ketahanan yang ersifat khas terhadap satu virus lebih tinggi dibandingkan dengan ketahanan virus lain
Tidak terdapat kolerasi antara akumulasi CP yang diekspresikan dengan tingkat ketahanan terhadap virus

C. Rangkuman
Ekologi virus merupakan kajian interaksi antara tanaman inang dan virus,inang dan vektor,virus dan vektor,dan pengaruh lingkunga dalam interaksi tersebut.gejala penyakit virus pada populasi tanaman inang merupakan interaksi virus,tanaman inang,dan lingkungan. Faktor lainyang tidak kalah pentingnya adalah faktor manusia, yang berperan dalam megubah sistem pertanaman yang dapat menimbulkan epidemi penyakit virus.
Informasi ekologi virus sangat diperlukan untuk kajian kuantitatif epidemiologi penyakit virus yang bertujua untuk mengetahui penyebab terjadinya epidemi penyakit. Pengetahuan ini sangat diperlukan dalam pengelolan penyakit seperti meramalkan terjadinya epidemi, serta untuk mentukan metode pengendalian penyakit virus.
Timbulnya penyakit virus pada tanaman inang memerlukan beberapa kondisi, seperti:1. Adanya hubungan antara vektor dan tanaman inang melalui tersedianya sumber virus dilapangan serta tanaman inang yang rentan yang akan ditulari,2. Adanya hubungan antara vektor dan virus, yaitu vektor yang mempunyai kemampuan untuk menularkan virus di lapangan, dan 3. Adanya hubungan antara vektor,tanaman inang,dan virus,yaitu vektor melakukan kontak dengan tanaman terinfeksi untuk mendapatkan virus dan menginokulasinya kepada tanaman ianag baru.
Masalah penyakit virus pada tanaman secara langsung atau tidak langsung berkaitan dengan aktivitas manusia. Beberapa kegiatan manusia yang dapat menyebabkan epidemi penyakit virus antara lain: 1. Memasukan virus baru ke suatu areal tanaman melalui benih atau bibit ang dikembangkan secara vegetatif,2. Memasukan vektor ke daerah baru,3. Memasukan varietas baru yang rentan pada virus yang ada di daerah baru,4. Melakukan penanaman secara monokultur tanaman yang menpunyai genetika yang sama pada areal yang luas menggantikan sistem budidaya tradisional secara polikultur,5. Menggunakan irigasi untuk memperoanjang musim tanam, dan 6. Menanami laha yang sama secara terus menerus dengan tanaman yang sama.
Pengendalian penyakit virus secara efektif perlu identifikasi virus yang tepat serta pengetahuan ekologi dan epidemiologi penyakit virus yang memadai. Berdasarkan pengetahuan tersebut beberapa metode pengendalian dapat dikaji untuk mengatasi epidemi penyakit virus. Virus berbeda dengan patogen dari gologan jamur, bakteri,atau nematoda, yang dapat diatasi dengan aplikasi dengan pestisida. Sampai saat ini, belum ditemukan bahan kimia yang secara ekonomi dapat ,menghentikan infeksi virus dalam tanaman inang. Oleh sebab itu, pengendalian penyakit yang disebabkan oleh virus perlu dilakukan melalui pendekatan pengelolaan penyakit secara terpadu.
Beberapa tindakan pengendalian penyakit virus secara umum dapat dikelompokan menjadi 1. Penghilangan sumber inokulum,2. Penghindaran sumber infeksi,3. Penegndalian vektor virus, dan 4.perlindungan tanaman dengan strain lemah(proteksi silang).