bakteri entomopatogen

Oleh : Irda Safni
SILABUS
1. Bakteri Entomopatogen
2. Bakteri Entomopatogen (lanjutan)
3. Virus Entomopatogen
4. Virus entomopatogen (lanjutan)
5. Journal Club (Topik Bakteri Entomopatogen
& Virus Entomopatogrn)
PENDAHULUAN
 Bakteri adalah mikroorganisme prokaryota bersel tunggal
yang tidak memiliki membran inti sel yang memisahkan
bahan genetik dari sitoplasma dan badan-badan sel lainnya.
Dinding Sel Gram Negatif & Gram Positif
Keragaman Bentuk Sel Bakteri
 Sel berbeda-beda bentuknya
 Kebanyakan sel berbentuk kubus
(cuboidal) atau bulat (spherical)
Bentuk Sel (Morfologi) Makteri
The Three-Domain System
The Three-Domain System
IDENTIFIKASI
Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology
•
•
•
•
•
•
Karakteristik Morfologi
Kehadiran beberapa enzim
Serological tests (using known antibodies)
Phage typing
Profil asam lemak (Fatty acid profiles)
Uji Molekular (DNA finger printing, sequence of
ribosomal RNA)
• Karakteristik
Morfologi:
Berguna untuk
mengidentifika
si prokaryota &
eukaryota
• Pewarnaan
Differensial:
Metode Identifikasi
Gram staining,
acid-fast staining
• Uji Biokimia:
Menentukan
kehadiran enzim
bakteri
A dichotomous key
Uji Biokimia
Uji Enzim Tunggal:
 Uji Katalase
 Uji Koagulase
 Uji Oksidase
 Uji Indole
 Uji Dnase
 Uji Urease
Contoh Tes Biokimia Lain
untuk Identifikasi Bakteri
Starch hydrolysis test
API 20 NE test
Utilization of sugar test
Uji Molekuler
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Polymerase chain reaction (PCR)
Hybridization assay
Microarrays
Southern blotting
Northern blotting
Fluorescence in situ hybridization (FISH)
Sequencing
Uji Molekuler
Keuntungan menggunakan uji molekuler:
 Target lebih stabil
 Bersifat objektif
 Tidak membutuhkan syarat pertumbuhan tertentu
 Lebih mudah untuk dibuat menjadi standar
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).
Kurva pertumbuhan mikroba
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.
Senjata Patogen
•Mekanis untuk patogen yang besar
•Kimia/Enzimatik
Mechanical Weapons
•Fungi Want Fruiting
Structures Above Surface
–Hyphae, Fruiting Structures
Push Outward
–Cells Walls & Cuticle
Expand
–Rise as Blister & Finally
Break
The Most Common
Method of Attack
•Secretions
–Enzymes
•Soft Rots
–Toxins
•Victoria Oats Blight
–Growth Regulators
•Crown Gall
–Polysaccharides
Why Excrete the Chemicals?
•Enzymes
–Disintegrate Cell Structures
–Interfere With Cell Functions
•Toxins
–Interfere With Membrane Permeability,
Functions
•Growth Regulators
–Increase or Decrease Ability to Divide &
Enlarge
•Polysaccharides
–Vascular Pathogens Block Translocation of
Water
–May Be Used as Toxin
Enzymes
• Large Protein Molecules
• Catalyze Reactions in Living Cells
• Already Present or Induced
• Glucose Suppresses Production of
Cutinase
Toxins
•Extremely Poisonous
•Effective in Low concentrations
•Injure Host Cells
– Affect membrane permeability
– Deactivate or inhibit enzymes
– Induce Deficiency of essential growth
factors
– Toxins may/may not be host specific
Growth Regulators
• Hormones
• Growth Stimulation or Growth Inhibition
• Auxins, Gibberellins, Cytokinins, Ethylene
• Powerful at Low Concentrations
– Slight Deviation From Normal May
Cause
•May Promote Synthesis of mRNA Molecules
– Trigger Formation of Enzymes to Control Plant
Biochemistry or Physiology
Polysaccharides
•Used by Vascular Pathogens to Block
Translocation of Water
•May Be Used as Toxin
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.
Data Perbandingan Biologi Kelompok Utama
Serangga Patogen
Kisaran Inang
Cara masuk
Kecepatan
membunuh
Viruses
Bacteria
Fungi
Lepidoptera &
Hymenoptera;
sering genus
atau spesies
spesific
Lepidoptera,
Coleoptera &
Diptera.
Kespesifikan
strain.
Sangat luas.
Kespesifikan
strain
Oral
Oral
Melalui kutikula
3-10 hari;
sangat lama
bagi
30 menit - 1 hari
virusOryctes
4-7 hari
Protozoa
Kespesifikan
luas pada
tingkat famili
Oral
Kronis (daripada
mematikan)
Nematoda
Sangat luas
Melalui lubang
alami atau
kutikula
1-5 hari
Jenis Bakteri Entomopatogen
1. Bakteri yang tidak membentuk spora
2. Bakteri yang membentuk spora
 Walaupun sebagian besar bakteri yang diisolasi
dari serangga yang terinfeksi adalah bakteri yang
tidak membentuk spora, akan tetapi bakteri yang
membentuk spora dari genus Bacillus adalah yang
paling penting untuk pengendalian hayati.
Bakteri yang tidak membentuk spora
 Karena tidak adanya struktur untuk bertahan hidup (spora),
jenis bakteri ini bergantung terhadap perubahan lingkungan.
 Saluran pencernaan banyak serangga mengandung banyak
bakteri yang tidak membentuk spora.
 Bakteri jenis ini tidak berbahaya hanya berada di dalam usus
serangga, tetapi jika sudah berada di dalam darah serangga
bakteri jenis ini menjadi sangat patogenik dan menyebabkan
bacterial septicemia (blood poisining).
Bakteri yang tidak membentuk spora
 Faktor-faktor stress yang menyebabkan bakteri masuk ke
dalam homocoel adalah:
- Suhu yang ekstrim
- Luka mekanis
- Patogen lain
- Parasit
- Kualitas makanan yang rendah
Bakteri yang tidak membentuk spora
 Walaupun bakteri jenis ini merupakan faktor penting
penyebab kematian serangga secara alami, akan tetapi
bakteri ini sulit untuk digunakan sebagai agens pengendali
hayati.
 Hal ini karena tenaga menyerangnya yang terbatas 
bergantung pada faktor-faktor tertentu untuk dapat masuk ke
dalam homocoel dan menyebabkan kematian.
Bakteri yang tidak membentuk spora
Kebanyakan bakteri yang tidak membentuk spora yang
diisolasi dari serangga adalah famili Enterobacteriacease dan
Pseudomonaceae
Contoh :
 Photorhabdus sp. & Xenorhabdus sp.
Serratia sp.
Yersinia entomophaga (patogen ulat rumput New Zealand)
 Pseudomonas entomophila
 Melissococcus pluton
 the Rickettsiella
 Wolbachia sp.
Bakteri yang tidak membentuk spora
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 Photorhabdus 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.
Photorhabdus luminescens
Figure 1(A) shows the bioluminescence of Photorhabdus luminescens. It was taken with film 72
hours after the bacteria infected Galleria mellonella (waxworms).(Image courtesy Todd
Ciche/California Institute of Technology),Figure 1(B) shows GFP-labeled Photorhabdus
luminescens in the intestine of the Heterorhabditis bacteriophora nematode.(Image courtesy Todd
Ciche,Department of Microbiology and Molecular Genetics, Michigan State University, East
Lansing, MI 48824 USA)
Figure 2:Photorhabdus luminescens on an insect midgut under the
collagen sheath. Photorhabdus luminescens produces toxins that
could potentially be used as insecticides.
Figure 3: Caterpillar on the left is infected with Photorhabdus
luminescens bacteria and dies due to loss of body turgor within 24
hours.(Courtesy R. ffrench-Constant & copyright (2002) National
Academy of Sciences, U.S.A.)
Bakteri yang tidak membentuk spora
Pseudomonas entomophila
 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.
 Bakteri P. entomophila di-isolasi dari dalam tanah,
dan menunjukkan aktifitas insektisida spesifik.
 Sangat patogenik terhadap larva dan serangga
dewasa lalat Drosophila melanogangster.
Bakteri yang tidak membentuk spora
Serratia sp.
 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 S. marcescens memiliki target serangga
yang luas
 Bakteri ini dapat menyerang haemocoel serangga,
yang akhirnya menyebabkan luka dan stress.
Bakteri yang tidak membentuk spora
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 yang tidak membentuk spora
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