BAKTERI ENTOMOPATOGEN Oleh Irda Safni Silabus Bakteri Entomopatogen

BAKTERI ENTOMOPATOGEN Oleh: Irda Safni

Silabus Bakteri Entomopatogen 1. Jenis-jenis bakteri entomopatogen (27 Feb 2015) 2. Cara kerja bakteri entomopatogen (13 Mar 2015) 3. Aplikasi bakteri entomopatogen di lapangan Mar 2015) (20

1. Jenis-jenis Bakteri Entomopatogen

PENDAHULUAN v Bakteri didefinisikan sebagai mikroorganisme Prokaryota bersel tunggal yang tidak memiliki membran inti sel yang memisahkan bahan genetik dari sitoplasma dan badan-badan sel lainnya.

PENDAHULUAN v Bakteri dapat diisolasi dari berbagai jenis lingkungan. v. Bakteri memiliki masa regenerasi yang cepat, yang juga menyebabkan keragaman genetik yang tinggi. v Bakteri memiliki keragaman genetik yang tinggi, yang berasal dari mutasi, seleksi bahan genetik dari lingkungan (transformasi), bakteriophage (transduksi), atau bakteri lain (konjugasi).

PENDAHULUAN Struktur Sel Bakteri

PENDAHULUAN v Bakteri dan serangga telah lama dijumpai membangun interaksi kompleks, termasuk komensalisme, atau parasitisme/patogenesis, selama lebih dari 250 juta tahun. v Hubungan bakteri dengan inangnya dipengaruhi oleh keragaman genetika dan diatur oleh tekanan seleksi alam.

PENDAHULUAN v Penemuan bakteri yang memiliki aktivitas insektisida spesifik: tahun 1911, yaitu bakteri Bacillus thuringiensis (Bt). v Pada tahun 1930 -an Bt digunakan pertama sekali untuk pengendalian biologi hama tanaman. v Saat ini Bt telah diperdagangkan digunakan secara luas sebagai bioinsektisida.

PENDAHULUAN v Keuntungan utama penggunaan bioinsektisida dibandingkan dengan insektisida kimia adalah sifat kekhususannya yang tinggi, sehingga mengurangi kerusakan terhadap flora dan fauna non-target.

Jenis-Jenis Bakteri Entomopatogen

Bakteri Gram-Positif Filum: Firmicutes, Kelas: Bacilli, Ordo: Bacillales § Termasuk bakteri yang membentuk spora (sporeforming bacteria) § Gram-positif yang berbentuk batang (rods) dan bentuk bulat (cocci), yang biasanya tersusun dalam bentuk rantai. § Pada kondisi lingkungan yang ekstrim, bakteri melakukan sporulasi membentuk 1 spora yang berbentuk oval per 1 sel. § Bakteri entomopatogen penting pada kelompok ini adalah genus Bacillus dan Paenibacillus.

Bakteri Gram-Positif Famili: Bacillacea, Genus: Bacillus thuringiensis (Bt) v. Bt adalah bakteri fakultatif-anaerobik, membentuk spora. v Terdapat di tanah secara alami. v Kespesifikan bakteri ini adalah pembentukan protein yang mengkristal yang mengandung endotoksin insektisida khusus, disebut Cry toxin atau Bt toxin.

Bacillus thuringiensis (Bt) v Pertama sekali dideteksi pada tahun 1902 pada larva Bombyx mori yang sudah mengering oleh Ishiwata. v Pada tahun 1911, Bt pertama sekali diisolasi dari larva Ephestia kuehniella dan dijumpai memiliki kemampuan untuk membunuh serangga tertentu. v Bt alami bersifat sangat spesifik, beracun hanya untuk beberapa spesies kelompok serangga: Lepidoptera (kupu-kupu, ngengat), Coleoptera (kumbang), Diptera (lalat, nyamuk), Hymenoptera (tawon, lebah, semut, dll).

Target insects for Bt toxin Cry toxins have specific activities against insect species of the orders Lepidoptera (moths and butterflies), Diptera (flies and mosquitoes), Coleoptera (beetles), Hymenoptera (wasps, bees, ants and sawflies) and nematodes.

Bacillus thuringiensis (Bt) v Sampai saat ini > 50 subspesies Bt telah ditemukan, yang diisolasi dari berbagai jenis habitat. v > 100 gen protein kristal telah di-sequencing. v Toksisitas protein kristal ini terhadap serangga tertentu yang menyebabkan pengembangan bioinsektisida. v Sejak tahun 1930, Bt telah digunakan sebagai alternatif insektisida DDT dan organophosphat.

v Bt toxin dari B. thuringiensis subsp. kurstaki dikenal dengan nama dagang: Dipel, Sok-Bt, Thuricide, Certan, dan Bactospeine.

v Bt toxin dari B. thuringiensis subsp. israelensis (Bti) dikenal dengan nama dagang: Bactimos, Bacticide, BMC, Teknar, dan Vektobak.

Bakteri Gram-Positif Famili: Bacillacea, Genus: Lysiniacillus Bacillus sphaericus v Bakteri berbentuk bulat (spherical), aerob, dan dijumpai secara alami di dalam tanah. v Terkenal dengan istilah : Jurasic Park Bacterium, karena berhasil diisolasi dari dalam usus lebah yang sudah punah yang berusia 25 -40 juta tahun (Proplebia dominicana).

Bacillus sphaericus v Bakteri ini membentuk protein kristal selama proses sporulasi. v Toksin B. sphaericus, yang disebut : Potent Binary Protein Toxins (Bin), secara spesifik dapat membunuh larva nyamuk, terutama yang berada di dalam air, sehingga dapat digunakan sebagai bioinsektisida. v Toksin B. sphaericus dikenal dengan nama dagang: Spic Biomass. v Tidak berbahaya bagi organisme non-target, seperti binatang piaraan, burung, ikan, juga manusia.

Bacillus sphaericus Bentuk vegetatif bakteri B. sphaericus SEM bakteri B. sphaericus

Bakteri Gram-Positif Famili: Paenibacillacea, Genus: Paenibacillus (formerly Bacillus) popilliae v Bakteri ini berbentuk batang, membentuk spora. v Bakteri P. popilliae merupakan bakteri entomopatogen pertama didaftarkan di Amerika. v Awalnya spora bakteri yang seperti susu (milky spore bacteria) diisolasi dari tubuh kumbang Jepang (Popillia japonica) yang secara tidak sengaja masuk ke Amerika tahun 1916. v Larva kumbang Jepang yang terinfeksi bakteri P. popilliae menjadi putih seperi susu, disebut “Milky Disease”.

Paenibacillus (formerly Bacillus) popilliae Adult Japanase Bettle Healthy larvae of Japanase Bettle Infected larvae of Japanase Bettle

Paenibacillus popilliae v Hingga saat ini toksin P. popilliae memiliki inang yang terbatas, yaitu hanya efektif membunuh kumbang Jepang (Japanese beetle) v Bio insektisida P. popilliae aman bagi manusia dan vertebrata lain.

Bakteri Gram-Positif Famili: Paenibacillacea, Genus: Brevibacillus laterosporus (formerly Bacillus orpheus) v Bakteri berbentuk batang, membentuk endopsora. v Spesies ini terdapat di berbagai habitat, termasuk di dalam tanah, pada batu permata, di dalam air tawar, air laut, tubuh serangga, permukaan daun, tanah kompos, susu, keju, madu, makanan berpati, burung puyuh, atau wol binatang.

Brevibacillus laterosporus v Bakteri ini merupakan agen pengendali hayati yang potensial terhadap berbagai serangga genera Coleoptera, Lepidoptera, dan Diptera (nyamuk Aedes aegypti, lalat), juga terhadap nematoda dan moluska. v Bakteri B. laterosporus juga patogenik terhadap beberapa jenis bakteri dan jamur. v Racun yang di-sekresikan bakteri B. laterosporus (insecticidal secreted protein/ ISP) memiliki daya racun yang sama dengan Bt.

Bakteri Gram-Negatif Famili: Enterobacteriaceae, Genus: Serratia § Genus Serratia yang termasuk bakteri entomopatogen adalah: Serratia entomophila, S. marcescens, S. proteamaculans. § Bakteri S. entomophila dapat mengendalikan serangga Costelytra zealandica (Coleoptera), hama perusak rumput, dan berbagai akar tanaman di Selandia Baru. § Bakteri S. entomophila dapat menghentikan proses makan serangga.

Bakteri Gram-Negatif Famili: Enterobacteriaceae, Genus: Serratia § Bakteri S. marcescens memiliki target serangga yang luas § Bakteri ini dapat menyerang haemocoel serangga, yang akhirnya menyebabkan luka dan stress.

Bakteri Gram-Negatif Famili: Enterobacteriaceae, Genus: Yersinia pestis. § Bakteri Yersinia pestis dapat mengkolonisasi saluran cerna kutu tikus (Xenopsylla cheopsis) dan juga menginfeksi manusia (penyakit pes). § Bakteri berbentuk coccobacillus, anaerob fakultatif.

Yersinia entomophaga § Spesies lain yang merupakan entomopatogen adalah: Y. entomophaga § Bakteri Gram-Negatif berbentuk batang, tidak membetuk spora, dan bergerak dengan 3 peritrichous flagella. § Bakteri di-isolasi dari kumbang rumput New Zealand (Costelytra zealandica) § Dapat mengendalikan serangga dari genera Lepidoptera, Coleoptera dan Orthoptera.

Bakteri Gram-Negatif Famili: Enterobacteriaceae, Photorhabdus sp. & Xenorhabdus sp. § Bakteri Photorhabdus sp. dan Xenorhabdus sp. banyak menarik perhatian akhir-akhir ini karena merupakan endosimbion bakteri dengan nematoda yang bersifat insektisida. § Bakteri Phothabdus sp. berasosiasi dengan nematoda Heterorhabditis sp. § Bakteri Xenorhandus sp. bersimbiosis dengan nematoda Steinernema carpocapsae. § Kedua bakteri ini tidak terdapat hidup bebas di lingkungan, kecuali di dalam tubuh nematoda simbion-nya.

Photorhabdus sp. & Xenorhabdus sp. § Setelah nematoda menginfeksi serangga yang peka, bakteri yang bersimbiosis akan keluar ke dalam hemoecoel serangga dan membunuh inang serangga tersebut.

Bakteri Gram-Negatif Famili: Pseudomonadaceae, Genus: Pseudomonas § Bakteri dari famili Pseudomonadaceae bersifat aerob, berbentuk batang, bergerak dengan flagella. § Tersebar luas di lingkungan, dan sering di-isolasi dari tubuh serangga yang mati dan terinfeksi penyakit.

Pseudomonas entomophila § Bakteri P. entomophila di-isolasi dari dalam tanah, dan menunjukkan aktifitas insektisida spesifik. § Sangat patogenik terhadap larva dan serangga dewasa lalat Drosophila melanogangster.

Bakteri Gram-Negatif Famili: Coxiellaceae, Genus: Rickettsiella § Patogen intraseluler obligat dengan dinding sel yang khas, tidak memiliki flagella. § Beberapa jenis spesies yang merupakan entomopatogen: Rickettsiella popilliae, R. grylli, R. chironomi. § Bakteri ini merupakan entopatogen terhadap beberapa jenis serangga Arthropoda.

Simbiosis bakteri Ricketsiella dengan kutu daun pada tanaman kacang Figure 1 : The green pea aphid (left) is, although genetically identical to the red aphid (right), infected with a novel symbiont of the genus Rickettsiella, which modifies the aphid body color from red to green. Figure 2 : From left to right: aphids of the CGt 10 strain 0, 4, 11, and 15 days after birth: The body color changes from red to green during the developmental process.

Terima Kasih