Metarhizium spp.

I. PENDAHULUAN

        Proteksi dan perlindungan tanaman merupakan satu faktor teknis budidaya yang akhir-akhir ini menjadi perhatian para petani. Proteksi dan perlindungan tanaman yang dimaksud adalah melindungi tanaman dari serangan hama dan penyakit. Cara yang digunakan oleh para petani untuk menanggulangi hama dan penyakit tersebut adalah dengan penggunaan insektisida. Insektisida adalah zat kimia sintesis yang digunakan untuk membunuh atau mengendalikan hama dan penyakit yang disebabkan oleh serangga yang menyerang tanaman (Cahyono, 2002).

        Selama ini, pengendalian hama tanaman yang dilakukan oleh para petani masih mengandalkan insektisida kimia (Marwoto, 1992). Padahal, penggunaan insektisida yang kurang bijaksana dapat menyebabkan resistensi, dan musnahnya musuh alami. Insektisida kimia memang dapat mengamankan produksi pertanian secara ekonomis. Hal ini dikarenakan insektisida kimia memiliki keunggulan komparatif yaitu sangat efektif, praktis dan cocok atau kompatibel dengan teknik pengendalian yang lain. Alasan itu yang mendorong para petani untuk sering menggunakan insektisida. Peran musuh alami sebagai salah satu agen hayati semakin penting sejalan dengan penerapan konsep pengendalian hama terpadu (Rauf, 1996).

        Cendawan entomopatogen merupakan salah satu agen hayati yang potensial untuk mengendalikan hama tanaman (Sumartini et al., 2001). Beberapa jenis cendawan entomopatogen yang telah dimanfaatkan untuk mengendalikan hama tanaman perkebunan dan sayuran adalah Metarhizium anisopliae, Beauveria bassiana, Paecilomyces sp., Verticillium sp., dan Spicaria sp. (Pendland dan Boucias, 1998).

        Cendawan M. anisopliae mampu menginfeksi hama yang mempunyai tipe mulut menusuk dan mengisap, yaitu Riptortus linearis baik stadia nimfa maupun imago (Sumartini et al., 2001). Selain itu, M. anisopliae juga mampu menginfeksi hama yang mempunyai tipe mulut menggigit seperti S. litura (Prayogo dan Tengkano, 2004). Dengan demikian terbuka peluang yang sangat luas untuk memanfaatkan cendawan M. anisopliae sebagai salah satu gen hayati dalam program pengelolaan hama kedelai. Beberapa kelebihan pemanfaatan cendawan entomopatogen dalam pengendalian adalah mempunyai kapasitas reproduksi yang tinggi, siklus hidupnya pendek, dapat membentuk spora yang tahan lama di alam walaupun dalam kondisi yang tidak menguntungkan, relatif aman, bersifat selektif, relatif mudah diproduksi, dan sangat kecil kemungkinan terjadi resistensi (Hall, 1973).

        Tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk mengetahui apakah Metarhizium anisopliae dapat dimanfaatkan sebagai bioinsektisida dan mekanisme penyerangannya terhadap hama.

II. PEMBAHASAN

Karakteristik Cendawan M. anisopliae

M. anisopliae adalah salah satu cendawan entomopatogen yang termasuk dalam divisi Deuteromycotina: Hyphomycetes. Cendawan ini biasa disebut dengan green muscardine fungus dan tersebar luas di seluruh dunia (Strack, 2003). Koloni cendawan M. anisopliae pada awal pertumbuhannya berwarna putih, kemudian berubah menjadi hijau gelap dengan bertambahnya umur. Miselium bersekat, diameter 1,98-2,97 µm, konidiofor tersusun tegak, berlapis, dan bercabang yang dipenuhi dengan konidia. Konidia bersel satu berwarna hialin, berbentuk bulat silinder dengan ukuran 9,94 x 3,96 µm.

Temperatur optimum untuk pertumbuhan M. anisopliae berkisar 22⁰ – 27⁰C (Roddam dan Rath, 1997), walaupun beberapa laporan menyebutkan bahwa cendawan masih dapat tumbuh pada temperatur yang lebih dingin (Bidochka et al., 2000). Konidia akan membentuk kecambah pada kelembapan di atas 90%, namun demikian Milner et al. (1997) melaporkan bahwa konidia akan berkecambah dengan baik dan patogenisitasnya meningkat bila kelembapan udara sangat tinggi hingga 100%. Koloni dapat tumbuh dengan cepat pada beberapa media seperti potato dextrose agar (PDA), jagung dan beras.

Menurut Alexopoulus et al. (1996), klasifikasi Metarhizium anasopliae adalah sebagai berikut :

Kingdom : Fungi

Phylum : Ascomycota

Class : Sordariomycetes

Ordo : Hypocreales

Family : Clavicipitaceae

Genus : Metarhizium

Species : Metarhizium anisopliae

Entomopatogenitas M. anisopliae

Cendawan ini bersifat parasit pada beberapa jenis serangga dan bersifat saprofit di dalam tanah dengan bertahan pada sisa-sisa tanaman (Alexopoulus dan Mims, 1996). Cendawan ini pertama kali digunakan untuk mengendalikan hama kumbang kelapa lebih dari 85 tahun yang lalu, dan sejak itu digunakan di beberapa negara termasuk Indonesia. M. anisopliae telah lama digunakan sebagai agen hayati dan dapat menginfeksi beberapa jenis serangga, antara lain dari ordo Coleoptera, Lepidoptera, Homoptera, Hemiptera, dan Isoptera (Starck, 2003). M. anisopliae telah terbukti mampu mematikan Plutella xylostella dari ordo Lepidoptera yang menyerang tanaman kubis (Winarto dan Nazir, 2004). M. anisopliae juga mampu mematikan Ostriania furnacalid Guenee pada tanaman jagung (Freimosser et al. 2003).

Kemampuan entomopatogenitas M. anisopliae dikarenakan cendawan M. anisopliae memiliki aktivitas larvisidal karena menghasilkan cyclopeptida, destruxin A, B, C, D, E dan desmethyldestruxin B. Destruxin telah dipertimbangkan sebagai bahan insektisida generasi baru. Efek destruxin berpengaruh pada organella sel target (mitokondria, retikulum endoplasma dan membran nukleus), menyebabkan paralisa sel dan kelainan fungsi lambung tengah, tubulus malphigi, hemocyt dan jaringan otot (Widiyanti dan Muyadihardja, 2005).

Mekanisme Infeksi M. anisopliae

Mekanisme infeksi M. anisopliae menurut Ferron (1985) dapat digolongkan menjadi empat tahapan etologi penyakit serangga yang disebabkan oleh cendawan. Tahap pertama adalah inokulasi, yaitu kontak antara propagul cendawan dengan tubuh serangga. Propagul cendawan M. anisopliae berupa konidia karena merupakan cendawan yang berkembang baik secara tidak sempurna. Dalam proses ini, senyawa mukopolisakarida memegang peranan penting. Tahap kedua adalah proses penempelan dan perkecambahan propagul cendawan pada integumen serangga. Kelembapan udara yang tinggi dan bahkan kadang-kadang air diperlukan untuk perkecambahan propagul cendawan. Cendawan pada tahap ini dapat memanfaatkan senyawa-senyawa yang terdapat pada integumen.

Tahap ketiga yaitu penetrasi dan invasi. Cendawan dalam melakukan penetrasi menembus integumen dapat membentuk tabung kecambah (appresorium) (Bidochka et al., 2000). Titik penetrasi sangat dipengaruhi oleh konfigurasi morfologi integumen. Penembusan dilakukan secara mekanis atau kimiawi dengan mengeluarkan enzim dan toksin. Tahap keempat yaitu destruksi pada titik penetrasi dan terbentuknya blastospora yang kemudian beredar ke dalam hemolimfa dan membentuk hifa sekunder untuk menyerang jaringan lainnya (Strack, 2003). Pada umumnya serangga sudah mati sebelum proliferasi blastospora. Enam senyawa enzim dikeluarkan oleh M. anisopliae yaitu lipase, khitinase, amilase, proteinase, pospatase, dan esterase (Freimoser et al., 2003).

Serangga juga mengembangkan sistem pertahanan diri dengan cara fagositosis atau enkapsulasi dengan membentuk granuloma. Pada waktu serangga mati, fase perkembangan saprofit cendawan dimulai dengan penyerangan jaringan dan berakhir dengan pembentukan organ reproduksi. Pada umumnya semua jaringan dan cairan tubuh seranggga habis digunakan oleh cendawan, sehingga serangga mati dengan tubuh yang mengeras seperti mumi. Pertumbuhan cendawan diikuti dengan pengeluaran pigmen atau toxin yang dapat melindungi serangga dari serangan mikroorganisme lain terutama bakteri. Tidak selalu cendawan tumbuh ke luar menembus integumen serangga. Apabila keadaan kurang mendukung, perkembangan saprofit hanya berlangsung di dalam jasad serangga tanpa ke luar menembus integumen. Dalam hal ini cendawan membentuk struktur khusus untuk dapat bertahan, yaitu arthrospora (Ferron, 1985).

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Peningkatan Keefektifan M. anisopliae dalam Mengendalikan Hama.

Faktor-faktor yang mempengaruhi peningkatan keefektifan M. anisopliae dalam mengendalikan hama yaitu :

1. Media Spirulasi

Media yang dipakai untuk menumbuhkan cendawan entomopatogen sangat menentukan laju pembentukan koloni dan jumlah konidia selama pertumbuhan. Jumlah konidia akan menentukan keefektifan cendawan entomopatogen dalam mengendalikan serangga. Media dari jagung manis atau jagung lokal + gula 1% menghasilkan jumlah konidia dan persentase daya kecambah konidia yang lebih tinggi dibandingkan media yang lain (Prayogo dan Tengkano, 2004). Kardin dan Priyatno (1996) menyatakan bahwa cendawan entomopatogen membutuhkan media dengan kandungan gula yang tinggi di samping protein. Media dengan kadar gula yang tinggi akan meningkatkan virulensi cendawan entomopatogen. Sporulasi M. anisopliae dipengaruhi oleh kandungan nutrisi dari media tumbuh yang digunakan. Media tumbuh yang mengandung komponen nitrogen dari unsur organik paling banyak digunakan untuk menumbuhkan M. anisopliae. Media sebagai bahan pembawa (bearer) spora seperti agar dapat menyediakan hara yang cukup dan sangat dibutuhkan untuk pembentukan konidia cendawan entomopatogen. Daya kecambah (viabilitas) cendawan entomopatogen merupakan awal dari stadia pertumbuhan cendawan sebelum melakukan penetrasi ke integument serangga. Oleh karena itu, persentase daya kecambah sangat menentukan keberhasilan cendawan dalam pertumbuhan selanjutnya. Faktor lingkungan ( sinar matahari, kelembapan, dan temperatur ) sangat menentukan keberhasilan proses infeksi di samping faktor ganti kulit (moulting) dari serangga (Luz et al., 1998).

Media tumbuh juga mempengaruhi virulensi M. anisopliae pada S. litura. Virulensi yang tinggi umumnya disebabkan oleh toksin yang terkandung dalam cendawan. Toksin yang terkandung dalam M. anisopliae dapat menyebabkan mortalitas Spodoptera frugiperda hingga 100% (Prayogo dan Tengkano, 2004). Toksin menyebabkan terjadinya lisis pada integumen serangga yang tersusun dari protein dan khitin. Virulensi M. anisopliae yang ditumbuhkan pada media jagung manis paling tinggi yaitu 72, 80 % untuk dapat menyebabkan mortalitas S. litura. Jagung lokal juga dapat digunakan sebagai media tumbuh M. anisopliae. Namun, media tersebut perlu ditambah gula 1 % agar virulensinya meningkat hingga 70,25% setara dengan virulensi cendawan yang ditumbuhkan pada media jagung manis.

Media Potato Dextrosa Agar (PDA) dapat juga digunakan untuk pertumbuhan M. anisopliae karena tidak merusak virulensi, patogenitas serta toksisitasnya. Penelitian Widiyanti dan Muyadihardja (2005) yang mengkultur M. anisopliae pada berbagai media antara lain Sabouraud Dextrosa Agar (SDA), medium gandum, medium beras, medium jagung, dan medium Potato Dextrosa Agar (PDA) ternyata media yang paling banyak menghasilkan konidiospora dan paling virulen terhadap larva nyamuk adalah jamur yang dikultur pada medium PDA.

2. Kerapatan Konidia

Mortilitas serangga sangat ditentukan oleh kerapatan konidia cendawan entomopatogen yang diaplikasikan. Makin tinggi kerapatan konidia M. anisopliae, makin tinggi pula mortalitas serangga (Proyogo dan Tengkano, 2004). Kerapatan konidia M. anisopliae 107/ml paling optimum untuk mengendalikan S. litura. Ferron (1985) juga menyatakan bahwa kerapatan konidia 107/ml sudah mampu membunuh serangga dari ordo Lepidoptera.

Kerapatan konidia yang optimal untuk mengendalikan hama bergantung pada jenis serangga yang akan dikendalikan. Kerapatan konidia 1015/ml M. anisopliae untuk mengendalikan imago wereng coklat dan hanya memerlukan kerapatan konidia 105-106/ml untuk mengendalikan Triatoma infestans (Luz et al., 1998).

3. Frekuensi Aplikasi

Mortalitas hama juga sangat ditentukan oleh frekuensi aplikasi M. anisopliae (Prayogo dan Tengkano, 2004). Aplikasi M. anisopliae satu kali sebenarnya sudah mampu mematikan S. litura hingga 40%. Namun, tingkat mortalitas S. litura meningkat hingga 83% bila aplikasi ditingkatkan menjadi tiga kali berturut-turut selama 3 hari. Widayat dan Rayati (1993) menganjurkan aplikasi M. anisopliae empat kali untuk mengendalikan ulat jengkal (E. bhurmitra). Kenyataan ini mengindikasikan bahwa aplikasi cendawan entomopatogen perlu dilakukan lebih dari satu kali, apalagi bila serangga hama mempunyai siklus hidup yang terdiri atas beberapa stadia instar seperti S. litura. Aplikasi berulang diperlukan pula untuk mengantisipasi faktor lingkungan yang kurang mendukung sehingga tingkat keberhasilannya rendah.

4. Tempat Penyimpanan

Ruang penyimpanan biakan cendawan entomopatogen akan menentukan viabilitas cendawan. Viabilitas konidia cendawan entomopatogen dipengaruhi oleh suhu, kelembapan, pH, radiasi sinar matahari, dan kandungan nutrisi bahan pembawa. Prayogo dan Tengkano (2004) menyatakan bahwa ruang kamar mandi dengan temperatur 20⁰ - 26⁰ C cukup baik untuk menyimpan biakan cendawan. Suhu dan kelembapan yang sesuai bagi cendawan akan mengurangi dehidrasi cendawan saat disimpan. Dehidrasi yang berlebihan akan mengakibatkan kerusakan pada struktur cendawan khususnya konidia, sehingga banyak konidia yang infektif sebelum melakukan proses infeksi pada serangga inang.

5. Umur Biakan

Umur biakan M. anisopliae sangat mempengaruhi virulensinya pada larva S. litura. Biakan cendawan berumur 1 bulan paling efektif mengendalikan S. litura. Pada biakan berumur 2 atau 3 bulan, nutrisi dalam media banyak digunakan untuk memproduksi konidia sehingga cendawan kehabisan cadangan nutrisi. Akibatnya konidia cendawan banyak yang membentuk struktur khusus yaitu arthrospora untuk menghindari lingkungan yang tidak sesuai (Ferron, 1985). Oleh karena itu, beberapa organ khusus tidak efektif lagi bila digunakan sebagai organ infektif terhadap hama sasaran. Luz et al., (1998) melaporkan bahwa kualitas dan kuantitas nutrisi dari media sangat mempengaruhi dari virulensi cendawan entomopatogen. Selanjutnya Boucias dan Pendland (1984) menyebutkan bahwa di samping kualitas dan kuantitas nutrisi, komponen substrat pada integumen juga berpengaruh terhadap proses infeksi.

KESIMPULAN

Berdasarkan pembahasan dapat disimpulkan bahwa cendawan Metarhizium anisopliae dapat dimanfaatkan sebagai bioinsektisida karena memiliki aktivitas larvisidal karena menghasilkan cyclopeptida, dextruxin A, B, C, D, E, dan desmethyldestruxin B. Mekanisme penyerangannya terhadap hama dibagi dalam empat tahap. Tahap pertama adalah inokulasi, tahap kedua adalah proses penempelan dan perkecambahan propagul cendawan pada integumen serangga, tahap ketiga yaitu penetrasi dan invasi, dan tahap keempat yaitu destruksi pada titik penetrasi dan terbentuknya blastospora yang kemudian beredar ke dalam hemolimfa dan membentuk hifa sekunder untuk menyerang jaringan lainnya.

DAFTAR REFERENSI

Alexopoulus, C. J, C.W. Mims, and M. Blackwell. 1996. Introductory Mycology Fourth Edition. John Wiley and Sons Inc, New York.

Bidochka, M.J., A.M. Kamp, and J.N.A. Decroos. 2000. Insect Pathogenic Fungi: from genes to populations. Fungal Pathol, 171 – 193.

Cahyono, B. 2002. Cara Meningkatkan Budidaya Kubis : Analisis Kelayakan Secara Intensif Jenis Kubis Putih. Yayasan Pustaka Nusatama. Yogyakarta.

Ferron, P. 1985. Fungal Control. Comprehensive Insect Phisiology. Biochem Pharmacol. (12) : 313 – 346.

Freimoser, F.M., S. Screen, S. Bagga, G. Hu, and R.J. St. Leger. 2003. Expressed Sequence Tag (EST) Analysis of Two Subspecies of Metarhizium anisopliae Reveals a Plethora of Secreted Proteins with Potential Activity in Insect Hosts.

http://mic.sgmjournals.org/cgi/ontent/abstract/149/1/239.htm.

Hall, T.M. 1973. Biological Control of Insect Pest and Weeds. Chapman and Hall Ltd., London.

Kardin, M.K. dan T.P. Priyatno. 1996. Pemanfaatan Cendawan Hirsutella furiformis untuk Pengendalian Wereng Coklat (Nilaparvata lugens Stal.). Temu Teknologi dan Persiapan Permasyarakatan Pengendalian Hama Terpadu, Lembang.

Luz, C. M.S. Tigano, I.G. Silva, C.M.T. Cordeiro, and S.M. Aljanabi. 1998. Selection of Beauveria bassiana and Metarhizium anosopliae isolates to control Triatoma infentans. Memorias do Instituto Oswaldo Cruz 93: 839 – 846 [serial online] http://memorias.ioc.fiocruz.br/936/3556.html.

Marwoto. 1992. Masalah pengendalian hama kedelai di tingkat petani. Risalah Lokakarya Pengendalian Hama Terpadu Tanaman Kedelai. Balai Penelitian Tanaman Pangan Malang, 8 – 10 Agustus 1991.

Milner, R.J., J.A. Staples, and G.G. Lutton. 1997. The effect of humidity on germination and infection of termites by the hyphomycetes, Metarhizium anisopliae. J. Invertebre. Pathol. (69) : 64 – 69.

Pendland, J.C. and D.G. Boucias. 1998. Phagocytosis of lectin opsonized fungal cells and endocytosis of the ligand by insect Spodoptera exigua granular hemocytes : an ultrastructural and immunocytochemical study. CAB (Abstract) (6) 7 : 1 p.

Prayogo, Y. And W. Tengkano. 2004. Pengaruh konsentrasi dan frekuensi aplikasi Metarhizium anosopliae isolat Kendalpayak terhadap tingkat kematian.