Pathogen Serangga

Patogen adalah  Mikroorganisme Infeksio yang membuat luka atau membunuh inangnya.

Patogen menyebabkan penyakit pada tanaman dan hewan.

Mikroorganisme à mendegradasi racun, memproduksi nutrien bagi tanaman.

Patogen à mengendalikan gulma dan serangga atau artropoda lain.

Cara patogen masuk tubuh serangga : 1. Passive entry 2. Active entry

Penularan penyakit à horizontal dan vertical transmissions.

Bioinsektisida à esensial, tidak toxic bagi manusia dan vertebrata lain, hanya menyerang hama tertentu dan jarang berdampak buruk pada serangga berguna.

Patogen serangga à Bakteri, fungi, nematode, virus dan protozoa.

1.  Patogenesis Entomopatogen

1. Kontak Inang

·         Kebanyakan patogen artropoda tidak memiliki stadio mobile sehingga berlangsung secara pasif.

·         Spora cendawan oleh angin, hujan atau serangga.

·         Kontak antara propagul berbagai tipe patogen merupakan proses random yang dimediasi oleh proses abiotic.

·         Beberapa patogen mentransmisikan dari generasi ke generasi (Mother to offspring).

·         Nematoda dan cendawan mempunyai kemampuan bergerak menuju inang.

2. Penetrasi Inang

·         Saat Propagul patogen telah kontak dengan inang, tubuh inang dipenetrasi untuk mencapai jaringan yang peka

·         Masuk ke tubuh artropoda ke bagian non kitin dari midgut

·         Nematode dan cendawan mampu melakukan penetrasi ke dalam tubuh artropoda,

3. Reproduksi dalam jaringan Inang

·         Pathogen bereproduksi pada satu atau beberapa jaringan inang

·         Reproduksi virus terjadi pada tubuh lemak dan epithelium midgut

d.    Keluarnya Propagul Patogen dari Inang atau Cadaver

·         Proses berikutnya adalah progeny untuk melanjutkan siklus hidupnya

·         Transmisi vertical terjadi dengan kontaminasi telur kemudian didepositkan ke lingkungan.

·         Propagul dilepas secara bebas untuk bertemu dengan inangnya.

·         Jika pathogen membunuh inangnya, pengeluaran propagul pathogen dilakukan dengan cara disintegrasi tubuh pathogen yang mati

5. Penyebaran dan Persistensi Propagul Patogen di lingkungan

·         Setelah propagul patogen keluar maka proses selanjutnya adalah bagaimana propagul itu tersebar dan persisten di alam

·         Hujan dan angina penting untuk membantu kontak dengan inang baru

·         Beberapa pathogen transmisi secara vertical

·         Pathogen lain transmisi dari inang yang terinfeksi ke habitat spesifik tempat inang berada

·         Nematode menyerang lalat dengan mendepositkan patogennya pada habitat larva oleh imago yang terinfeksi.

·         Cendawan, bakteri, protozoa mampu mengalami stadia dorman (resting stage) sampai lingkungan mendukung.

·         Tipe transmisi vertical à transovarial dan transovum.

·         Transovarial à pathogen sudah berkeliaran saat peletakkan telur, akibat invasi pathogen saat perkembangan telur pada induknya.

·         Transovumà offspring kontak dengan lingkungan eksternal yang terkontaminasi ketika proses oviposisi.

2.  Bakteri

·         Organisme uniseluler tanpa nukleus tetapi memiliki dinding

·         Bakteri pathogen serangga à non-sprore-forming bacteria dan sprore-forming bacteria

Ø  sprore-forming bacteria à membentuk spora yang resisten terhadap lingkungan ekstrem à Bacillus, Paenibacillus yang aerobic dan Clostridium yang anaerobic

·         Isolat Bacillus thuringiensis pertama ditemukan à subspecies yang aktif membunuh ulat (Lepidoptera) dengan subspecies Bt. Varkurstaki (Btk)

·         Subspecies yang aktif pada diptera à Bt. Israelensis (Bti)

·         Bacillus thuringiensis à infeksi ulat sutera (1901) dan ulat serangga hama gudang Anagasta kuehniella (1911)

·         Membentuk spora  dan tubuh parasporal dalam sporangium.

·         Saat Bt tertelan oleh serangga, kristal protein akan terlarut dalam kondisi basa dalam saluran pencernaan dan menghasilkan protoksin karena memiliki enzim proteolitik.

·         Bagian dari molekul toksin akan melekat pada dinding gut membentuk lubang. Formasi pores ini menyebabkan terganggunya keseimbangan osmotic sehingga sel bengkak dan meletus, menyebabkan bakteri dapat menginvasi haemocol serangga. Bakteri memperbanyak diri, serangga akan mati.

·         Larva yang terinfeksi Bt akan berhenti makan, berhenti bergerak, kemudidan diare, warnanya menjadi gelap dan akhirnya mati.

·         Tiga spesies genera Bacillus dikembangkan untuk mengendalikan invetebrata lain

·         B. spharicus à larva nyamuk Culex spp. Toleran  air  tercemar

·         Paenibacillus popilliae à bakteri penginfeksi larva atau uret Coleoptera dengan cara termakan. Hemolim dan abdomen dari larva berubah warna menjadi milky à milky diseases.

Ø  Non-spore-bacterium

·      Ditemukan pada golongan Enterobacteriaceae dan Pseudomonidiaceae

·      Patogenisitas rendah dalam organ pencernaan serangga, tetapi tinggi dalam hemocoel

·      Semakin tinggi tingkat stress inang semakin mudah terinfeksi

·      Serratia marcencens à spesies yang sangat patogenik, masuk ke tubuh inang lewat mulut bersama makanan.

3.  Nematoda Entomopatogen

·         Nematoda Entomopatogen (NEP) à Agen pengendali hayati à family Steinernematidae dan Heterorhabditidae

·         Membunuh serangga dengan bantuan bakteri yang diperoleh dari simbiotik mutualistic dalam saluran pencernaannya (intestine).

·         Xenorhabdus berasosiasi dengan Heterorhabditisi spp

·         NEP diisolasi menggunakan larva ngengat lilin Galleria mellanolla.

·         Kedua famili ini kecil kurang dari 1-3 mm panjangnya.

·         Termasuk ke dalam ordo Rhabditida.

·         Masuk ke tubuh inang untuk melakukan reproduksi

·         Hanya bersimbiosis dengan bakteri

·         Juvenil stadia 3 membawa bakteri pada saluran pencernaan, sampai menginfeksi inang kemudian bakteri dikeluarkan.

·         Inang mati 2-3 hari oleh toxic dari bakteri. Serangga inang menjadi sumber nutrient bagi bakteri

·         Nematoda berada pada serangga inang dalam 2-3 generasi setelah itu free living juvenile infektif secara aktif mencari inangnya.

·         Strategi NEP mencari inang :

1.     Sit and wait (ambusher) à serangga inang yang aktif bergerak akan terinfeksi.

2.     Pencarian inang (cruiser) à aktif bergerak dalam tanah mencari inang yang tidak aktif bergerak

·      NEP memiliki keunggulan dibanding pestisida kimia :

1.    Kemampuan mencari dan membunuh inang dengan cepat

2.    Survive dan recycling di dalam tanah

3.    Aman terhadap lingkungan

4.    Mudah diproduksi secara massal

5.    Mudah diaplikasikan menggunakan alat semprot standard

·      Penggunaan nematode à mengendalikan moluska dan serangga hama yang hidup di tanah dan tersembunyi.

·      Obligat nematoda berukuran 5-20 cm atau lebih

·      Mermithidae membunuh serangga hama, menyelesaikan siklus hidup pada serangga tersebut kemudian meninggalkan inangnya dan masuk ke lingkungan.

·      Menyerang nyamuk, lalat, wereng daun dan belalang

4.  Cendawan Entomopatogen

·         Menginfeksi langsung dengan mempenetrasi  kutikula

·         Pada kondisi yang favourable, spora akan  berkecambah, mempenetrasi kutikula dan masuk ke hemocoel

·         Cendawan bereproduksi pada hemocoel dari bentuk yeast-like hifa.  Hemocoel  terisi oleh tubuh hifa. serangga akan mati dan cendawan melanjutkan siklus dalam fase saprofitik.

A.        Zygomicota

·      Ordo Entomophthoralean memiliki banyak spesies cendawan dalam regulasi serangga.

·      Siklus hidup kompleks

·      Resting spores, dinding tebal untuk survive di alam yang tidak menguntungkan dan spora infektif sebagai konidia primer.

·      Enthomophoga grili menyerang belalang; zoophthora à kumbang; Entomophoga maimiga à ngengat gipsi ; Zoophthora radicans à wereng daun

·      Produksi resting spore atau konidia tergantung stadia serangga inang

·      Jika menginfeksi wereng muda à konidia Primer

·       Jika menginfeksi wereng lebih tua à resting spore

·      Cendawan menginfeksi hemocoel serangga

·      Resting spore diproduksi ketika serangga inang mati, berfungsi agar tetap survive pada lingkungan yang tidak menguntungkan, terutama musim dingin.

·      Musim semi, resting spore akan berkecambah dan membentuk konidia infektif.

B.        Ascomycota

·      Cendawan entomopatogen

·      Terbagi atas Ascomycota dan deutromycota (imperfecti)

·      Cendawan à Beauveria, Metarhizium, Nomurea, Verticillium dan Paecilomycetes.

·      Taksonomi dan identifikasi berdasar struktur konodiofor

·      Siklus aseksual sederahana

·      Konidia infektif melekat pada kutikula serangga inang yang peka, berkecambah, dan membentuk tabung kecambah, menembus kutikula serangga inang menuju hemocoel, cendawan akan memperbanyak diri dengan tunas (budding) tubuh hifa sampai seluruh ruang hemocoel terisi hifa hingga penuh dan serangga inang mati.

·      Cendawan ascomycetes dapat tumbuh pada media buatan

·      Nomurea rileyi yang tumbuh pada media buatan akan memproduksi konidia berwarna hijau tapi miselia berwarna putih.

5.  Virus Entomopatogenik Mikrosporidia

Virus à Organisme non-seluler mengandung DNA atau RNA

Virus à parasite interselular obligat

·      Memperbanyak genom DNA atau RNA dalam sel inang

·      Terbungkus  partikel à virion

1. Baculovirus

·      Terdiri dari Nuclear polyhedrosis virus (NPV) dan granulosis Virus (GV).

·      Infeksi baculovirus terjadi ketika polyhedral atau granule tertelan serangga inang yang peka, yang selanjutnya akan terlarut dalam isi saluran pencernaan.

·      Virion dikeluarkan ketika polyhedra pecah

·      Virion akan memasuki sel midgut seperti pada tubuh  lemak, epidermis, dan sel darah.

·      Infeksi bavulovirus à wilting diseases à jaringan tubuh inang menjadi likuid dan infeksi pada epidermis menyebabkan tubuh inang melting, melepas partikel virus ke alam.

·      Sering menyerang Lepidoptera, sawfly dan larva nyamuk.

2. Nuclear Polyhedrosis Viruses

·      NPV meningfeksi lebih dari 500 spesies

·      Lepidoptera à inang yang penting

·      Partikel infektif terbungkus oleh SNPV atau MNPV

·      Mengandung banyak virion

·      Bereproduksi pada midgut atau jaringan setelah tertelan

·      Organ serangga terinfeksi diantaranya tubuh lemak, epidermis dan sel darah.

·      Serangga mati setelah 5-12 hari infeksi

·      Cairan tubuh serangga yang mati akan jatuh pada daun atau sisa daun mungkin akan dimakan oleh ulat sehat lain.

3. Graulosis Viruses

Mirip secara struktur dan pathogenesis seperti NPV

Virionàsingly occluded dalam tubuh oklusi yang kecil àgranula

Tipe genetic dari GV :

1.    Menginfeksi sel midgut dan hanya pada tubuh lemak

2.    Diisolasi dari codling moth, Cydia pomonella

3.    Hanya ditemukan pada grapeleaf skeletonizer, Harrisina brillian.

6.  Mikrosporidia

·         Patogen penting pada serangga

·         Eukariotik, terkecil, sopra uniseluler, tidak punya mitokondria, obligat parasite intraseluler,

·         Taksonomi status secara tradisional masuk dalam protozoa, berdasarkan bukti biologi lebih dekat ke cendawan primitive.

·         Mempunyai filament polar, menusuk sel dalam dinding midgut

·         Spora masuk ke sitoplasma sel dan memulai reproduksi vegetatif

·         Bisa uninukleat bisa juga binukleat

·         Transmisi dapat terjadi secara horizontal karena tertelan, vertical atau keduanya atau inokulasi secara mekanis oleh parasitoid

·         Survival serangga inang tergantung dosis, stadia serangga terinfeksi, virulensi dan kebugaran serangga inang.

·         Menyebabkan penyakit kronis

·         Memberi pengaruh berupa penurunan kesuksesan ganti kulit pada dewasa, mereduksi longevitas dan fekunditas.

Spora infektif terbentuk dalam ribuan atau jutaan per inang tergantung spora dan inang.