178
Unmas Denpasar
UJI PATOGENITAS NEMATODA ENTOMOPATOGEN ISOLAT SEMARANG Steinernema sp PADA RAYAP TANAH Macrotermes sp Priyantini Widiyaningrum*, Niken Subekti, dan Bambang Priyono Jurusan Biologi FMIPA Universitas Negeri Semarang Jl. Raya Sekaran Gunungpati Semarang Jawa Tengah 50229 *) Corresponding Email:
[email protected] ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi patogenitas Nematoda entomopthogen (NEP) genus Steinernema sp yang telah diisolasi dari sampel tanah di Semarang dan dibiakkan secara invivo dalam skala laboratorium. Penelitian menggunakan eksperimen klasifikasi satu arah untuk mengetahui konsentrasi juvenil infektif (JI) yang efektif membunuh rayap tanah dalam waktu 24, 48 dan 72 jam. Data mortalitas rayap tanah di analisis ANOVA dan uji lanjut LSD, sedangkan patogenitas NEP pada LC50 dan LC95 dihitung menggunakan analisis Probit. Hasil analisis statistik menunjukkan bahwa perbedaan konsentrasi NEP berpengaruh signifikan terhadap mortalitas rayap tanah (LSD test; α < 0.05). Tingkat mortalitas ≥ 50% dapat tercapai setelah 48 jam pengamatan, dan berdasarkan analisis probit, patogenitas (LC50) NEP isolat Semarang dalam waktu 48 jam diperlukan konsentrasi 242 JI / ml, sedangkan LC95 diperlukan 1012 JI/ml. Data ini merupakan informasi penting untuk penelitian lanjutan terkait pembiakan invitro NEP Steinernema sp isolat Semarang untuk produksi massal. Kata kunci: mortalitas, patogenitas, isolat semarang, rayap tanah, Steinernema sp,
ABSTRACT This study was conducted to evaluate the pathogenicity of entomopathogenic nematodes (EPNs) Steinernema sp isolated from soil in Semarang and cultured in vivo in the laboratory. The research used one-way classification experimental design, to determine concentration of infective juveniles (IJs) which effectively kills the termites within 24, 48 and 72 hours. ANOVA was used to analyse the mortality of IJs within 24, 48, 72 hours and continued with LSD test. While Pathogenicity test of EPNs Semarang isolates (LC50 and LC95) was calculated using Probit analysis. Statistical analysis showed that concentration of IJs was significantly different (LSD test; α <0.05) to mortality of subterranean termites within 24, 48 and 72 hours. The mortality more than 50% could be achieved after 48 hours of observation. Based on the Probit analysis, pathogenicity (LC50) EPNs Semarang isolates within 48 hours after the application was needed concentration 242 IJs / ml, whereas LC95 required 1012 IJs / ml. This data are important information for advanced research related to culture in vitro NEP Steinernema sp isolates Semarang for mass production. Keywords: mortality, patogenity, Semarang isolate, Steinernema sp.
PENDAHULUAN Nematoda entomopatogen (NEP) telah terbukti efektif digunakan sebagai kontrol biologi dan telah banyak dicoba di berbagai daerah di Indonesia dengan memanfaatkan NEP isolat lokal. Namun demikian, keterbatasan umur simpan NEP dan kemampuannya mentolerir stres lingkungan masih menjadi kendala dalam mempertahankan viabilitas dan Diselenggarakan oleh : LEMBAGA PENELITIAN DAN PEMBERDAYAAN MASYARAKAT (LPPM) UNMAS DENPASAR JL. KAMBOJA NO. 11 A KOTA DENPASAR – PROVINSI BALI 29 – 30 AGUSTUS 2016
179
Unmas Denpasar
patogenitas produk NEP komersial. Lebih dari 90 spesies NEP telah dikomersialisasikan untuk digunakan sebagai agen kontrol biologis (Shapiro-Ilan et al., 2014), sementara itu NEP isolat lokal cenderung memiliki karakter ekologis yang berbeda di setiap wilayah (Hazir et al. 2004, Morton & Garcia-del-Pino 2009). Secara spesifik karakter ekologis akan mempengaruhi aktivitas, toksisitas maupun virulensinya (Lewis et al 2006; Rohde et al. 2010). Hal ini menyebabkan viabilitas dan patogenitas NEP mengalami penurunan jika diaplikasikan di wilayah dengan lingkungan abiotik berbeda. Eksplorasi NEP isolat lokal Semarang diharapkan dapat memenuhi kebutuhan wilayah dengan karakter ekologis yang sama, sehingga akan membantu mengurangi faktor pembatas tersebut. NEP isolat lokal Semarang yang sedang di eksplorasi dalam penelitian ini adalah Steinernema sp berdasarkan hasil penelitian sebelumnya (Widiyaningrum & Indriyanti 2013). Data dari beberapa lokasi tanah menunjukkan kelimpahan Steinernema sp yang tinggi ditemukan pada tanah kotoran ternak, yaitu 67.411 ekor/ml, terendah ditemukan pada tanah tanpa vegetasi sebesar 15.199 ekor/ml, masing-masing dengan pola sebaran mengelompok (Indriyanti et al., 2015). Isolat NEP lokal Semarang dipersiapkan untuk diproduksi massal dan komersial, sehingga diperlukan kondisi lingkungan yang tepat untuk perbanyakan secara invitro. Hasil pengujian karakter ekologis NEP isolat lokal Semarang menunjukkan viabilitas terbaik dapat dicapai jika pembiakan berada pada lingkungan suhu 24OC-27OC; pH 7,5 - 8 dan kelembaban 80% - 100% (Widiyaningrum et al., 2016). Meskipun demikian NEP isolat Semarang hasil perbanyakan invivo skala laboratorium ini belum diuji patogenitasnya. Tujuan penelitian ini adalah dalam rangka uji patogenitas JI Steinernema sp isolat Semarang hasil perbanyak invivo skala laboratorium. Uji patogenitas dilakukan pada rayap tanah. MATERI DAN METODE Penelitian dilakukan di Laboratorium Biologi FMIPA Universitas Negeri Semarang bulan Januari-April 2016. Steinernema sp diisolasi dari sampel tanah yang dikoleksi dari area peternakan, menggunakan larva Tenebrio molitor sebagai perangkap. Isolat NEP kemudian dikembangbiakkan secara invivo di laboratorium pada suhu ruang (27OC) menggunakan metode white trap mengacu cara eksplorasi sebelumnya. Identifikasi Steinernema sp menggunakan pengamatan berdasarkan gejala morfologis serangga yang diserang (Grewal 2005) serta pengamatan menggunakan mikroskop cahaya (Yadav & Lalramliana 2012). Setelah 7 hari masa inkubasi, Steinernema sp dipanen dengan menyaring suspensi menggunakan kertas whatman 41. Suspensi JI hasil panen disimpan dalam media spons dengan kelembaban 100% serta dipertahankan dalam pH 8. Suspensi JI dengan populasi rata-rata 1000 JI/ml di uji patogenitasnya terhadap rayap tanah. Uji patogenitas menggunakan rancangan acak lengkap dua faktor yaitu perlakuan konsentrasi JI (0, 50, 250, 500, 750, 1000 JI/ml) dan waktu pengamatan (24, 48 dan 72 jam) setelah aplikasi. Rayap tanah yang digunakan adalah rayap pekerja sejumlah 50 ekor pada setiap unit percobaan. Data mortalitas rayap tanah dianalisis ANAVA dua jalur dan dilanjutkan uji LSD jika terdapat perbedaan akibat perlakuan. Patogenitas diukur berdasarkan nilai LC50 dan LC95 menggunakan analisis Probit (Finney, 1971). Uji coba dilakukan dalam cup plastik polethylene terephthalate (PET) dan diinkubasi dalam ruang gelap. Jika dalam Diselenggarakan oleh : LEMBAGA PENELITIAN DAN PEMBERDAYAAN MASYARAKAT (LPPM) UNMAS DENPASAR JL. KAMBOJA NO. 11 A KOTA DENPASAR – PROVINSI BALI 29 – 30 AGUSTUS 2016
180
Unmas Denpasar
data pengamatan ditemukan mortalitas pada kelompok kontrol, maka harus dilakukan koreksi data menggunakan rumus Abbott (Rosenheim & Hoy, 1989). HASIL DAN PEMBAHASAN Steinernema sp yang diisolasi dari tanah menunjukkan ciri-ciri yang sama seperti hasil eksplorasi sebelumnya (Widiyaningrum & Indriyanti 2013). Setiap 3 gram inang (Tenebrio molitor) menghasilkan rata-rata 2.157 JI/ml setelah 7 hari dalam inkubasi. Selanjutnya JI disimpan dalam media spons di laboratorium pada kondisi lingkungan optimum untuk digunakan dalam uji patogenitas. Mortalitas rayap tanah pada berbagai konsentrasi NEP, Nilai LC50 dan LC95 Menurut Rosenheim & Hoy (1989), jika dalam uji patogenitas ditemukan data mortalitas pada kelompok kontrol maka dilakukan koreksi data menggunakan rumus Abbott. Data mortalitas terkoreksi disajikan pada Gambar 1.
Gambar 1. Mortalitas rayap tanah dalam berbagai konsentrasi JI dalam waktu 24, 48 dan 72 jam pengamatan Pada pengamatan 24 jam setelah diinfeksi, semua perlakuan belum mengakibatkan mortalitas rayap hingga 50%. Mortalitas rayap tertinggi ditemukan pada konsentrasi 750 JI/ml. Namun demikian berdasarkan uji LSD (α < 0.05) terlihat bahwa konsentrasi 500, 750 dan 1000 JI/ml tidak menunjukkan perbedaan mortalitas. Sementara itu pada pengamatan 48 jam setelah aplikasi, konsentrasi 250, 500, 750 dan 1000 JI/ml telah mencapai mortalitas melampaui 50% dan satu sama lain tidak berbeda nyata (LSD test; α < 0.05). Pada pengamatan 72 jam, semua perlakuan telah menyebabkan mortalitas maksimum kecuali pada perlakuan kontrol. Hasil uji LSD menunjukkan bahwa mortalitas rayap tanah pada perlakuan satu dengan yang lain tidak berbeda.
Diselenggarakan oleh : LEMBAGA PENELITIAN DAN PEMBERDAYAAN MASYARAKAT (LPPM) UNMAS DENPASAR JL. KAMBOJA NO. 11 A KOTA DENPASAR – PROVINSI BALI 29 – 30 AGUSTUS 2016
181
Unmas Denpasar
Keefektifan konsentrasi dan lamanya waktu JI Steinernema sp isolat Semarang untuk menginfeksi dan membunuh rayap tanah dalam penelitian ini dapat diketahui dari nilai LC50 dan LC95 yang dihitung menggunakan analisis Probit. Berdasarkan data pengamatan (Gambar 1) nilai LC50 dan LC95 tercapai pada waktu pengamatan 48 jam setelah aplikasi. konsentrasi 175 JI/ml dalam waktu 48 jam setelah aplikasi. Fakta ini mengindikasikan bahwa semakin tinggi konsentrasi JI yang diinfeksikan, tidak menyebabkan mortalitas menjadi lebih cepat. kepadatan IJs yang makin tinggi tampaknya menyebabkan mereka mengalami kompetisi antar individu dalam hal ruang dan makanan (Sucipto 2008; Baliadi et al., 2012). Ketika sejumlah IJs yang memasuki tubuh inang melebihi batas optimal, persaingan antar jenis muncul dan terjadi diantara juvenil infektif, dan berakibat mengurangi jumlah juvenil infektif yang akan keluar dari kadaver. Atas dugaan ini maka dalam waktu 24 jam setelah aplikasi, belum ada perlakuan yang mengakibatkan mortalitas rayap mencapai 50%. Secara umum, faktor yang berkontribusi dalam proses penetrasi JI adalah kelembaban tanah, temperatur lingkungan, perilaku JI Steinernema sp yang bersifat ambushing (menunggu), dalam menemukan dan menyerang inang (Nixon, 2005; Hou-Feng Li et al., 2015), serta karakter pergerakan rayap yang aktif dan selalu bersembunyi ditempat gelap (Nandika et al. 2003) . Menurut Kaya dan Gaugler (1993), patogenisitas NEP juga tergantung pada perkembangan bakteri mutualistik yang memproduksi toksin intraseluler dan ekstraseluler yang umumnya dalam waktu 24-48 jam setelah berada dalam tubuh serangga. Menurut Lewis and Clarke (2012), setelah memasuki hemocoel inang, NEP melepaskan simbion bakteri, memproduksi toksin yang bertanggung jawab membunuh tuan rumah dalam waktu 24 sampai 48 jam, dan menyediakan nutrisi bagi NEP. Di dalam hemocoel inang, NEP mampu menyelesaikan hingga tiga generasi dan setelah itu JI keluar dari cadaver untuk menemukan inang baru. SIMPULAN Perbedaan konsentrasi juvenil infektif dan waktu pengamatan mempengaruhi mortalitas rayap tanah. Mortalitas sebesar 50% dapat tercapai pada pengamatan 48 jam setelah aplikasi, dan berdasarkan analisis Probit, patogenitas NEP isolat Semarang (LC50) dalam waktu 48 jam diperlukan konsentrasi 242 JI / ml, sementara LC95 diperlukan 1012 JI/ml. UCAPAN TERIMAKASIH Publikasi ini merupakan salah satu luaran hasil penelitian Hibah Bersaing 2016. Untuk itu penulis mengucapkan terimakasih kepada DRPM-DIKTI atas dukungan dana yang telah diberikan. DAFTAR PUSTAKA Baliadi, Y., I.R. Sastrahidayat, S. Djauhari, and B.T. Rahardjo. 2012. Pathogenicity, development and reproduction of the entomopathogenic nematode Steinernema sp., in mealworm Tenebrio molitor. J. Agrivita. 33(3), 233-244 Finney, D. J. 1971. Probit analysis, 3rd ed. Cambridge University Press, London Grewal PS., Ehlers R-U. & Shapiro-Ilan DI. 2005. Nematodes as Biocontrol Agents. CABI, New York, NY Diselenggarakan oleh : LEMBAGA PENELITIAN DAN PEMBERDAYAAN MASYARAKAT (LPPM) UNMAS DENPASAR JL. KAMBOJA NO. 11 A KOTA DENPASAR – PROVINSI BALI 29 – 30 AGUSTUS 2016
182
Unmas Denpasar
Hazir S., Kaya HK., Stock P., and Keskin N. 2004. Entomopathogenic Nematodes (Steinernematidae and Heterorhabditidae) for biological control of soil pests. Turkish Journal of Biology. 26, 181-202. Hou-Feng Li, Yen-Chiu Lan, Ikuko Fujisaki, Natsumi Kanzaki, How-Jing Lee, and Nan-Yao Su. 2015. Termite Assemblage Pattern and Niche Partitioning in a Tropical Forest Ecosystem. Environmental Entomology. 44(3), 546-556 Indriyanti, D.R., Pribasari, A.D.H., Puspitarini, D., and Widiyaningrum, P. 2015. Kelimpahan dan pola penyebaran Nematoda Entomopatogen sebagai agensia pengendali serangga hama pada berbagai lahan di Semarang. Jurnal Lahan Suboptimal 3 (1), 55-61 Kaya, H.K. and Gaugler. 1993. Entomopathogenic Nematodes in Biological Control. CRC Press. Boca Raton. 38, 181-206. Lewis, EE., Campbell, J., Griffin, C., Kaya, H. and Peters, A., 2006. Behavioral ecology of entomopathogenic nematodes. Biological control. 38, 66-79. Lewis EE, and Clarke DJ. 2012. Nematode parasites and entomopathogens. Pp. 395– 424 in F. Vega and H. K. Kaya, eds. Insect Pathology, 2nd ed. Amsterdam, The Netherlands: Elsevier. Nixon P. 2005. Pesticide and Regulation. Champaign: Illinois University. http://www.pesticidesafety.uiuc.edu. [April 15, 2016]. Morton, A. and Garcia-Del-Pino, F. 2009. Ecological characterization of entomopathogenic nematodes isolated in stone fruit orchard soils of Mediterranean areas. Journal of Invertebrate Pathology. 102, 203-213. Nandika, D., Rismayadi Y., and Diba F. 2003. Rayap, biologi dan pengendaliannya. Surakarta: Muhammadiyah University Press. Rohde, C., Moino Junior, A., Silva, MA., Carvalho, F.D., and Ferreira, C.S. 2010. Influence of soil temperature and moisture on the infectivity of entomopathogenic nematodes (Rhabditida: Heterorhabditidae, Steinernematidae) against larvae of Ceratitis capitata (Wiedemann) (Diptera:Tephritidae). Neotropical Entomology. 39, 08-611. Rosenheim, J.A., and Hoy, M.A. 1989. Confidence Intervals for the Abbott's Formula Correction of Bioassay Data for Control Response. J.Econ. Entomol. 82(2), 31-335 Shapiro-Ilan, D.I., Brown, I., and Lewis, E.E. 2014. Freezing and desiccation tolerance in Entomopathogenic Nematodes: Diversity and correlation of traits. J Nematol. 46(1), 27–34. Sucipto. 2008. Nematoda entomopatogen Heterorhabditis isolat lokal Madura sebagai pengendalian hayati hama penting tanaman hortikultura yang ramah pada lingkungan. Agrovigor. 2(1), 47-53 Widiyaningrum, P., and Indriyanti, D.R. 2013. Ekplorasi nematoda entomopatogen dari tanah untuk agensia pengendalian hayati serangga hama. Laporan hasil penelitian Hibah Fundamental. DP2M Dikti. Widiyaningrum, P., Subekti, N., and Priyono, B. 2016. Pengembangan Media Pembiakan Nematoda Entomopatogen Isolat Lokal Semarang Berdasarkan Karakter Ekologis dan Aplikasinya pada Rayap Tanah (Macrotermes Sp). Laporan hasil penelitian Hibah Bersaing. DRPM Dikti. Yadav, A.K., and Lalramliana. 2012. Soil moisture effects on the activity of three entomopathogenic nematodes (Steinernematidae and Heterorhabditidae) isolated from Meghalaya, India. J Parasit Dis. 36(1), 94–98.
Diselenggarakan oleh : LEMBAGA PENELITIAN DAN PEMBERDAYAAN MASYARAKAT (LPPM) UNMAS DENPASAR JL. KAMBOJA NO. 11 A KOTA DENPASAR – PROVINSI BALI 29 – 30 AGUSTUS 2016
