Bakteri, Kapang, Nematoda dan Mikrosporidia Patogen

Bakteri, Kapang, Nematoda dan Mikrosporidia Patogen

1. Serangga dapat diinfeksi oleh organisme penyebab penyakit (entomopatogen = patogen serangga) seperti bakteri, kapang, virus, mikrosporidia, dan nematoda. Pada kondisi tertentu patogen yang telah ada secara alami di dalam tubuh serangga akan mengakibatkan ledakan penyakit (epizootik) yang dapat membunuh sebagian besar populasi serangga dan sering kali bekerja sebagai agen pengendali alami.

2. Beberapa patogen sudah diproduksi secara massal dan tersedia dalam formulasi komersial. Produk tersebut sering kali dikenal dengan sebutan insektisida mikroba, biorasional, atau bio-insektisida.

3. Vallisnieri, pada abad ke-16, adalah orang pertama yang menyebutkan penyakit muscardine pada ulat sutera. Pada awal abad ke-18, untuk pertama kalinya De Reamur menggambarkan kapang cordycepps. Seabad kemudian Agustino Bassi menyarankan untuk menggunakan Beauveria bassiana sebagai pengendali hama serangga. Pada tahun 1874, Louis Pasteur juga menyarankan untuk menggunakan mikroorganisme untuk tujuan yang sama. Elie Metchnikoff menyarankan agar kapang Metarrhizium anisopliae diproduksi secara massal dan diterapkan di lapangan untuk mengendalikan hama. Metarrhizium diproduksi secara massal di Ukraina pada tahun 1884 dan diujikan pada Cleonus punctiventris (Curculionidae).

4. Dua kategori besar patogen bakteri adalah bakteri yang tidak membentuk spora dan yang membentuk spora. Bakteri yang diisolasi dari serangga berpenyakit sebagian besar adalah bakteri yang tidak membentuk spora.

5. Patogenitas bakteri yang tidak membentuk spora umumnya rendah di dalam saluran pencernaan serangga, tetapi ganas di dalam rongga tubuh. Penyakit oleh bakteri yang tidak membentuk spora muncul karena kondisi suhu tinggi, kualitas makanan buruk, berdesak-desakkan, luka, atau faktor lain penyebab stres. Rongga tubuh serangga yang sedang mengalami stres dan atau luka mudah dimasuki bakteri yang tidak membentuk spora. Di dalam rongga tubuh serangga, bakteri dapat mengakibatkan kematian karena septisemia (keracunan darah) dalam waktu satu atau dua hari.

6. Bakteri patogen yang digunakan untuk mengendalikan serangga adalah bakteri pembentuk spora, terutama dari marga Bacillus. Jenis bakteri pembentuk spora tanpa toksin di antaranya adalah B. popilliae dan B. larvae. Inang yang terinfeksi B. poplliae akan terserang milky disease. Sel vegetatif B. thuringiensis mengandung endospora dan kristal toksin protein (delta endotoksin) yang juga dikenal sebagai cry protein. Kebanyakan produk Bt komersial mengandung campuran spora dan toksin protein, namun beberapa hanya mengandung komponen toksinnya saja. Kristal toksin adalah protoksin yang harus diaktifkan sebelum mempunyai efek beracun.

7. Di dalam usus serangga, kristal protein larut pada kondisi pH tinggi (pH 10,5) dan dipecah oleh enzim protease sehingga menghasilkan toksin aktif. Toksin aktif akan terikat pada sel-sel epitel usus, menciptakan lubang-lubang di dalam sel membran dan mengakibatkan ketidakseimbangan ion. Selanjutnya terjadi kelumpuhan usus, sel-sel epitel mengalami lisis, dan isi usus masuk ke dalam rongga tubuh. Dalam waktu 10-15 menit setelah infeksi serangga berhenti makan. Serangga segera mati karena aktivitas racun atau kelaparan, atau dapat pula mati dalam 2-3 hari karena efek septisemia.

8. Insektisida Bt untuk mengendalikan larva kupu-kupu dan ngengat adalah formulasi dari strain (varitas atau subspesies) B. thuringiensis var. kurstaki (Btk). Produk Bt yang aktif terhadap larva nyamuk adalah B. thuringiensis var. israelensis (Bti). Kecuali itu, ada B. thuringiensis var. tenebrionis (Btte) yang efektif terhadap beberapa jenis kumbang Chrysomelidae dan B. thuringiensis var. japonensis (Btj) terhadap Scarabidae. Jenis bakteri lain yang juga bersifat patogenik terhadap nyamuk adalah Bacillus sphaericus yang efektif terhadap larva Culex.

9. Fungi Imperfecti mengandung paling banyak marga kapang entomopatogen, sedangkan Entomophthorales mempunyai jenis-jenis entomopatogen yang penting sebagai pengatur populasi serangga. Beberapa marga penting dari Entomophthorales adalah Entomophthora, Massospora, Coelomomyces, Lagenidium, dan marga penting dari Fungi Imperfecti adalah Beauveria, Metarhizium, Nomuraea, dan Paecilomyces.

10. Daur hidup Fungi Imperfecti dimulai dengan konidia yang menempel pada kutikula serangga. Konidia kemudian tumbuh dan menembus kutikula untuk mencapai rongga tubuh. Kapang lalu memperbanyak diri sehingga badan hifa memenuhi rongga tubuh dan serangga mati. Setelah serangga mati dan kapang memenuhi tubuh serangga, struktur buah muncul dari bangkai serangga dan menghasilkan spora pada permukaan tubuh serangga. Jika spora menempel pada serangga inang yang rentan, proses infeksi diulangi. Fungi Imperfecti sudah digunakan sebagai insektisida mikroba karena dapat ditumbuhkan pada media buatan dan bersifat patogenik.

11. Virus serangga dapat berupa DNA berantai ganda atau tunggal (dsDNA atau ssDNA) atau RNA berantai ganda atau tunggal (dsRNA atau ssRNA). Suku Baculoviridae yang merupakan virus DNA meliputi Nuclear polyhedrosis viruses (NPV) dan granuloviruses (GV). Partikel virus infektif Baculocirus atau virion dilindungi oleh mantel protein yang disebut polihedra (atau PIB = polyhedric inclusion body) atau granul. Ketika inang yang rentan memakan polihedra atau granul, mantel protein akan terlarut di dalam cairan saluran pencernaan. Virion dilepaskan ketika matriks protein terlarut. Virion memasuki inti sel-sel usus tengah, terjadi replikasi, dan akan menginfeksi berbagai jaringan dan organ dalam serangga. Serangga kemudian mati dalam beberapa hari. Secara alami NPV dan GV ada di dalam populasi serangga. Ketika populasi hama serangga tinggi, kadang-kadang terjadi epizootik yang dapat menghabiskan populasinya.

12. Cytoplasmic polyhedrosis viruses (CPV) adalah virus RNA yang menyerupai NPV. CPV hanya dibentuk di dalam sitoplasma sel inang. CPV bersifat kronis dan kurang mematikan jika dibandingkan dengan virus-virus lain. CPV akan mengakibatkan terjadinya defisiensi nutrisi dan konsekuensi fisiologi pada serangga.

Nematoda dan Mikrosporidia Patogen

1. Mickosporidia (Phylum Microspora) adalah parasit intraseluler obligat pada sebagian besar filum hewan, termasuk Arthropoda. Hampir semua bangsa serangga mempunyai jenis yang diinfeksi oleh mikrosporidia.

2. Serangga dapat terinfeksi mikrosporidia karena menelan sporanya. Spora kemudian tumbuh dan membentuk tabung kutub ke dalam sel epitel usus tengah serangga. Selanjutnya, spora menginjeksikan sporoplasma ke dalamnya untuk memulai reproduksi secara aseksual. Mikrosporidia lalu menyebar ke berbagai jaringan dan organ, memperbanyak diri, dan terkadang mengakibatkan kerusakan jaringan serta septisemia. Sebelum inang yang terinfeksi mati, spora biasanya dikeluarkan melalui muntahan atau fesesnya.

3. Infeksi spora pada serangga sehat dapat berasal dari muntahan dan feses inang atau disebarkan ketika inang mati. Mikrosporidia juga dapat ditransmisikan dari betina yang terinfeksi kepada keturunannya secara transovarium atau transovum. Mikro-sporidia juga dapat ditransmisikan dari individu yang terinfeksi kepada individu sehat melalui oviposisi serangga parasitoid.

4. Mikrosporidia adalah entomopatogen yang membutuhkan waktu harian atau mingguan untuk melemahkan inangnya. Serangga yang sedang dalam keadaan lemah karena terinfeksi mikrosporidia akan lebih rentan terhadap cuaca buruk dan faktor-faktor kematian lainnya. Jika tingkat infeksi tinggi, serangga akan mengalami kematian.

5. Nosema locustae adalah satu-satunya jenis mikrosporidium yang tersedia secara komersial untuk mengendalikan lebih dari 90 jenis belalang dan jangkrik.

6. Nematoda entomopatogen yang paling potensial sebagai agen pengendali hayati serangga adalah dari marga Steinernema dan Heterorhabditis. Nematoda tidak mempunyai pesaing dari agen hayati lain dalam mengendalikan hama serangga yang hidup di tanah. Lima jenis nematoda yang ada di pasaran adalah S. carpocapsae, S. riobravis, S. feltiae, H. bacteriophora, dan H. megidis

7. Siklus hidup Steinernema dan Heterorhabditis dimulai ketika juvenil infektif mencari inang. Nematoda menggunakan CO2 dan senyawa kimia lain dari produk sisa serangga sebagai pertanda untuk menemukan inangnya. Nematoda akan menembus rongga tubuh serangga yang ditemukannya melalui mulut, anus, dan spirakel. Heterorhabditis dapat masuk dengan menembus dinding tubuh inang. Di dalam rongga tubuh, bakteri yang bersimbiosis dengan nematoda akan dilepaskan. Bakteri segera memperbanyak diri, mengakibatkan septisemia, dan membunuh inang dalam waktu 24-48 jam. Nematoda berkembang dengan memakan bakteri dan jaringan inang hingga mencapai dewasa. Nematoda menyelesaikan dua atau tiga generasi di dalam setiap serangga. Juvenil infektif Steinernema akan menjadi jantan atau betina. Juvenil Heterorhabditis akan berkembang menjadi hermaprodit, meskipun generasi selanjutnya akan menghasilkan jantan dan betina juga. Daur hidup diselesaikan dalam beberapa hari, dan ribuan juvenil infektif baru akan muncul mencari inang yang segar.

8. Xenorhabdus nematophilus dan Photorhabdus luminescens adalah dua jenis bakteri patogen yang bersimbiosis dengan nematoda Steinernema dan Heterorhabditis. Interaksi antara bakteri Xenorhabdus dan nematoda inang bersifat spesifik. X. nematophilus hidup bersimbiosis dengan Steinernematidae, sedangkan P. luminescens dengan Heterorhabditidae. Pertumbuhan dan reproduksi nematoda sangat tergantung pada kondisi yang diciptakan bakteri pada inang. Sebaliknya, bakteri tergantung pada nematoda untuk menentukan lokasi inang dan menembusnya.

9. Proses pemilihan inang (host selection) pada nematoda entomopatogen terdiri atas empat tahap, yaitu penemuan habitat inang, penemuan inang, penerimaan inang, dan kesesuaian inang. Setiap tahap tindakan akan menjadi saringan biologis yang akan mempersempit kisaran hama nematoda.

10. Nematoda paling beradaptasi dengan lingkungan serangga tanah. Nematoda penjelajah seperti S. glaseri dan H. bacteriophora cenderung sangat aktif mencari inang, sedangkan jenis penyergap seperti carpocapsae dan S. scapterisici cenderung diam di tempat. S. riobravis dan S. feltiae adalah jenis-jenis antara. Nematoda harus mampu mengenali inangnya dengan baik sehingga tidak membuat suatu kesalahan. Hanya nematoda yang benar-benar beradaptasi saja yang dapat menginfeksi inang.

Setelah inang ditemukan, dikenali, dan diinfeksi, nematoda harus mampu mematahkan respons kekebalan inang dengan protein anti kekebalan yang dihasilkannya.

Sumber Buku Pengendalian Hayati Karya Adi Basukriadi