Proses Epidemi: Penyakit Berbunga Tunggal (Monosiklik) dan Bunga Berbunga (Polisiklik)

Epidemi berkembang dari luka kecil menjadi bercak, dari satu bercak menjadi banyak bercap pada satu tanaman, dari bercak pada satu tanaman menjadi pada banyak tanaman, dan seterusnya. Perkembangan tersebut diukur sebagai perubahan intensitas penyakit, yang dinyatakan sebagai laju perubahan atau sebagai luas daerah di bawah kurva (LDBK). Apakah yang sebenarnya terjadi di balik perkembangan epidemi tersebut? Apa sebenarnya yang merupakan unsur dasar dari perkembangan tersebut, yang memungkinkan suatu epidemi berkembang lambat atauberkembang lambat? Memahami sesuatu yang berada di belakang perkembangan epidemi tersebut, yang berada di balik kurva perkembangan penyakit, akan bermanfaat dalam memahami perkembangan epidemi secara lebih tuntas.

Ketika mempelajari ilmu penyakit tumbuhan, sudah dijelaskan bahwa penyakit terjadi karena ketika inokulum sampai pada permukaan tanaman yang rentan, inokulum virulen akan memulai proses infeksi (infection process). Dalam hal ini, inokulum yang berasal dari luar berlaku sebagai satuan pencar. Proses infeksi terdiri atas sejumlah sub-proses, yaitu bagian dari suatu proses. Proses infeksi terdiri atas sub-proses: (1) pra-penetrasi, (2) penetrasi, dan (3) kolonisasi. Pra-penetrasi jamur terjadi ketika spora (konidia atau organ pencar lainnya) yang sampai ke permukaan tanaman berkecambah membentuk buluh kecambah. Organ pencar bakteri dan virus mungkin mengalami proses yang berbeda, tapi setidak-tidaknya akan menjadi lebih aktif ketika sampai pada permukaan tanaman. Penetrasi terjadi ketika organ pra-penetrasi masuk menembus jaringan permukaan tanaman, baik hanya buluh kecambah saja atau bersama-sama dengan organ pencar secara keseluruhan, baik secara langsung dengan membuat jalan masuk sendiri maupun secara langsung dengan memanfaatkan jalan masuk yang memang sudah ada seperti lubang alami atau luka. Begitu telah berada dalam jaringan tanaman, organ penetrasi akan melakukan kolonisasi, yaitu mengambil makanan dari jaringan tanaman dengan cara tidak merusak (biotrof, biotroph), tidak merusak yang kemudian menjadi merusak (hemibiotrof, hemibiotroph) maupun langsung dengan cara merusak (nekrotrof, necrotroph).

Setelah proses infeksi, proses selanjutnya adalah pembentukan organ pencar, baik organ pencar vegetatif maupun generatif. Proses ini terdiri atas sub-proses yang berbeda-beda untuk patogen golongan jamur, bakteri, dan virus. Untuk patogen golongan jamur, proses pembentukan organ pencar pada umumnya terdiri atas sub-proses produksi sporofora (konidiofora), produksi spora (konidia), dan pematangan spora (konidia). Bahkan untuk patogen golongan jamur sekalipun, proses pembentukan organ pencar dapat berbeda-beda. Proses pembentukan organ pencar terdiri atas sub-proses yang sangat berbeda untuk patogen golongan bakteri dan virus. Perbedaan sub-proses ini terjadi karena proses pembentukan organ pencar sangat berkaitan dengan proses reproduksi setiap golongan patogen. Untuk memahami proses ini dan sub-prosesnya bagi setiap golongan patogen, silahkan pelajari kembali proses perkembangbiakan jamur, bakteri, dan virus.

Organ pencar selanjutnya mengalami proses pemencaran (dispersal process) yang terdiri atas sub-process pelepasan (release), pengangkutan (transport), dan deposisi (deposition). Pelepasan organ pencar merupakan sub-proses terlepasnya organ pencar dari organ pendukungnya, baik secara aktif (melepaskan diri sendiri), secara pasif (terlepas karena pengaruh faktor luar), atau kombinasi keduanya. Setelah terlepas, organ pencar akan mengalami proses pengangkutan dengan menggunakan wahana yang berbeda-beda, di antaranya terbawa udara (air-borne), terbawa air (water-borne), terbawa tanah (soil-borne), terbawa benih (seed-borne), terbawa vektor (vector-borne), dsb. Pengankutan terjadi dalam jarak dekat maupun jarak jauh, sehingga bertanggung jawab atas bukan hanya perkembangan epidemi dalam waktu tetapi juga perkembangan epidemi dalam ruang. Dalam proses pengangkutan, organ pencar mengembangkan proses sintasan (survival) untuk menghadapi berbagai kondisi lingkungan ekstrem sehingga dapat sampai ke permukaan tanaman dalam keadaan infektif (mampu menginfeksi, infectious). Bergantung pada wahana pengangkutan yang digunakan, organ pencar sampai ke permukaan tanaman dengan cara dan dalam keadaan yang berbeda-beda; sub-proses ini dikenal sebagai deposisi.

Infeksi, pembentukan organ pencar, dan pemencaran merupakan proses melingkar sehingga dikenal sebagai rantai infeksi (infection chain) atau daur infeksi (infection cycle). Setiap jenis patogen mengembangkan rantai atau daur infeksi sendiri-sendiri yang melibatkan daur hidup (life cyle) masing-masing. Daur infeksi mirip dengan daur penyakit (disease cycle), tetapi daur penyakit kurang memberikan perhatian terhadap proses pemencaran. Sebagaimana dengan daur hidup yang memerlukan waktu tertentu bagi suatu jenis organisme untuk menyelesaikannya, daur infeksi juga memerlukan waktu tertentu untuk menyelesaikannya. Waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan satu daur infeksi ini dikenal sebagai periode infeksi (infection period) yang berbeda-beda untuk setiap jenis patogen. Jenis-jenis patogen golongan bakteri dan jamur tertentu mempunyai periode infeksi yang singkat, sedangkan jenis-jenis patogen golongan bakteri, jamur, dan virus lainnya mempunyai periode infeksi yang lama. Periode infeksi ini menentukan apakah inokulum yang dihasilkan dari daur infeksi pertama (disebut inokulum sekunder, untuk membedakan dengan inokulum primer yang memulai daur infeksi pertama) masih dapat menginfeksi tanaman pada satu musim tanam atau tidak.

Daur infeksi yang mempunyai periode infeksi singkat memungkinkan inokulum sekunder menginfeksi tanaman pada musim tanam yang sama sepanjang tanaman masih dapat terinfeksi sepanjang hidupnya (patogen tertentu hanya dapat menginfeksi tanaman selama fase tertentu pertumbuhan tanaman, misalnya patogen penyakit bulai). Dalam bahasa yang digunakan oleh J.E. van der Plank (1963), yang menganalogikan proses infeksi dengan menyimpan uang di bank, inokulum primer merupakan setoran (modal disetor) dan inokulum sekunder merupakan bunga bank (interest). Inokulum sekunder yang menginfeksi tanaman pada musim tanam yang sama dipandang sebagai bunga yang ditambahkan sebagai modal untuk kemudian setipa saat kembali berbunga. Proses infeksi seperti ini memungkinkan penyakit dapat berkembang dengan cepat karena selama satu musim tanam berkembang banyak daur infeksi yang tumpang tindih. Berbagai penyakit yang berkembang dengan pola seperti ini oleh van der Plank disebut penyakit-penyakit berbunga majemuk (multiple interest diseases) yang kni lebih dikenal sebagai penyakit-penyakit polisiklik (polycyclic diseases). Epidemi yang berkembang dengan pola seperti ini dikenal sebagai epidemi polisiklik (polycyclic epidemics).

Daur infeksi yang mempunyai periode infeksi yang lama menyebabkan inokulum sekunder tidak bisa menginfeksi tanaman pada musim tanam yang sama. Berbagai faktor menyebabkan daur infeksi menjadi mempunyai periode infeksi yang lama, misalnya patogen yang memerlukan inang penggilir (alternate host) untuk melengkapi daur hidupnya, patogen yang memerlukan waktu pemencaran yang lama sebagaimana halnya patogen-patogen terbawa tanah, atau kondisi lingkungan yang menyebabkan inokulum sekunder menjadi tidak infektif (mengalami sintasan). van der Plank menganalogikan inokulum sekunder yang tidak lagi dapat menginfeksi tanaman pada musim tanam yang sama dengan yang diinfeksi oleh inokulum primer dengan bunga bank yang tidak dapat ditambahkan ke dalam modal untuk berbunga kembali. Berbagai penyakit yang berkembang dengan pola seperti ini oleh van der Plank disebut penyakit-penyakit bunga tunggal (single interest diseases) yang kini lebih dikenal sebagai penyakit-penyakit monosiklik (monocyclic diseases). Epidemi yang berkembang dengan pola seperti ini dikenal sebagai epidemi monosiklik (monocyclic epidemics).

Bila perkembangan epidemi diikuti dengan melakukan pengukuran penyakit dari waktu ke waktu maka perkembangan epidemi dapat digambarkan sebagai kurva perkembangan penyakit. Penyakit-penyakit polisiklik mula-mula berkembang lambat, kemudian menjadi sangat cepat, dan akhirnya melambat kembali sehingga menghasilkan kurva perkembangan penyakit yang menyerupai bentuk huruf S, sebagaimana misalnya perkembangan penyakit net blotch (Pyrenophora teres f. sp. teres, nama berlaku Pyrenophora teres Drechsler) pada tanaman barley.

Kurva perkembangan penyakit net blotch (Pyrenophora teres f. sp. teres) pada tanaman barley

Tentu saja kalau pengukuran penyakit hanya dapat dilakukan selama periode awal perkembangan penyakit maka kurva perkembangan penyakit yang dihasilkan tidak akan berbentuk menyerupai huruf S, melainkan berupa kurva melengkung ke atas, sebagaimana yang terjadi pada kurva perkembangan karat kacang (Uromyces phaseoli, nama berlaku Uromyces appendiculatus F. Strauss).

Kurva perkembangan penyakit karat kacang (Uromyces phaseoli)

Sebaliknya penyakit-penyakit monosiklik berkembang cepat sejak awal tetapi kemudian melambat seiring dengan bertambahnya waktu. Akibatnya, penyakit-penyakit monosiklik menghasilkan kurva yang mula-mula meningkat dan kemudian melengkung ke arah mendatar sebagaimana misalnya yang terjadi pada penyakit layu kacang buncis (Sclerotium rolfsii, nama berlaku Athelia rolfsii (Curzi) C.C. Tu & Kimbr.).

Kurva perkembangan penyakit layu kacang buncis (Sclerotium rolfsii)

Tentu saja untuk menentukan apakah suatu penyakit merupakan penyakit polisiklik atau penyakit monosiklik tidak dapat dilakukan hanya dengan melighat kurva perkembangan penyakit yang bersangkutan. Untuk memastikan apakah suatu penyakit merupakan penyakit polisiklik atau penyakit monosiklik perlu dilakukan pemodelan perkembangan penyakit dalam waktu sebagaimana akan dibahas pada tulisan berikutnya. Pokok pembahasan yang dipaparkan pada tulisan ini adalah rantai atau daur infeksi yang berada di belakang kurva perkembangan penyakit. Rantai atau infeksi tersebut terdiri atas proses infeksi, produksi organ pencar, dan pemencaran yang masing-masing terdiri atas sejumlah sub-proses. Lamanya waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan satu daur infeksi, yang disebut periode infeksi, menentukan apakah suatu penyakit akan berkembang sebagai penyakit polisiklik atau penyakit monosiklik.

Revisi belum pernah dilakukan

Hak cipta tulisan ini dilindungi berdasarkan Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported License.

Untuk memahami tulisan singkat ini secara lebih tuntas, silahkan klik setiap tautan yang tersedia. Bila Anda masih mempunyai pertanyaan, silahkan sampaikan melalui kotak komentar di bawah ini.