BAKTERI ENTOMOPATOGEN Oleh

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
(20 Mar 2015)
1. Jenis-jenis
Bakteri Entomopatogen
PENDAHULUAN
 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
 Bakteri dapat diisolasi dari berbagai jenis lingkungan.
Bakteri memiliki masa regenerasi yang cepat, yang
juga menyebabkan keragaman genetik yang tinggi.
 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
 Bakteri dan serangga telah lama dijumpai membangun
interaksi kompleks, termasuk komensalisme, atau
parasitisme/patogenesis, selama lebih dari 250 juta
tahun.
 Hubungan bakteri dengan inangnya dipengaruhi oleh
keragaman genetika dan diatur oleh tekanan seleksi
alam.
PENDAHULUAN
 Penemuan bakteri yang memiliki aktivitas insektisida
spesifik: tahun 1911, yaitu bakteri Bacillus thuringiensis
(Bt).
 Pada tahun 1930-an Bt digunakan pertama sekali
untuk pengendalian biologi hama tanaman.
 Saat ini Bt telah diperdagangkan dan digunakan
secara luas sebagai bioinsektisida.
PENDAHULUAN
 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
Bacillus thuringiensis (Bt)
Bt adalah bakteri fakultatif-anaerobik, membentuk
spora.
 Terdapat di tanah secara alami.
 Kespesifikan bakteri ini adalah pembentukan
protein yang mengkristal yang mengandung
endotoksin insektisida khusus, disebut Cry toxin atau
Bt toxin.
Bacillus thuringiensis (Bt)
 Pertama sekali dideteksi pada tahun 1902 pada
larva Bombyx mori yang sudah mengering oleh
Ishiwata.
 Pada tahun 1911, Bt pertama sekali diisolasi dari
larva Ephestia kuehniella dan dijumpai memiliki
kemampuan untuk membunuh serangga tertentu.
 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)
 Sampai saat ini > 50 subspesies Bt telah
ditemukan, yang diisolasi dari berbagai jenis habitat.
 > 100 gen protein kristal telah di-sequencing.
 Toksisitas protein kristal ini terhadap serangga
tertentu yang menyebabkan pengembangan bioinsektisida.
 Sejak tahun 1930, Bt telah digunakan sebagai
alternatif insektisida DDT dan organophosphat.
 Bt toxin dari B. thuringiensis subsp. kurstaki
dikenal dengan nama dagang: Dipel, Sok-Bt,
Thuricide, Certan, dan Bactospeine.
 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
 Bakteri berbentuk bulat (spherical), aerob, dan
dijumpai secara alami di dalam tanah.
 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
 Bakteri ini membentuk protein kristal selama
proses sporulasi.
 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.
 Toksin B. sphaericus dikenal dengan nama
dagang: Spic Biomass.
 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
Paenibacillus (formerly Bacillus) popilliae
 Bakteri ini berbentuk batang, membentuk spora.
 Bakteri P. popilliae merupakan bakteri
entomopatogen pertama didaftarkan di Amerika.
 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.
 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
 Hingga saat ini toksin P. popilliae memiliki inang
yang terbatas, yaitu hanya efektif membunuh
kumbang Jepang (Japanese beetle)
 Bio insektisida P. popilliae aman bagi manusia dan
vertebrata lain.
Bakteri Gram-Positif
Famili: Paenibacillacea, Genus: Brevibacillus
Brevibacillus laterosporus (formerly Bacillus orpheus)
 Bakteri berbentuk batang, membentuk endopsora.
 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
 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.
 Bakteri B. laterosporus juga patogenik terhadap
beberapa jenis bakteri dan jamur.
 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
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 CGt10
strain 0, 4, 11, and 15 days after birth: The body
color changes from red to green during the
developmental process.
Terima Kasih