Metarhizium anisopliae adalah jamur mitosporik atau anamorfik reproduksi aseksual , banyak digunakan sebagai entomopatogen untuk pengendalian hayati . Ia memiliki kemampuan untuk parasitisasi dan menghilangkan berbagai macam serangga hama dari berbagai tanaman penting pertanian.
Jamur ini memiliki karakteristik adaptasi khusus untuk bertahan hidup dengan cara saprofit pada organik materi dan sebagai parasit pada serangga. Sebagian besar serangga hama tanaman komersial rentan diserang oleh jamur entomopatogen ini.
Muscardina hijau disebabkan oleh Metarhizium anisopliae. Sumber: Chengshu Wang dan Yuxian Xia [CC BY-SA 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)], melalui Wikimedia Commons
Sebagai organisme hidup saprofit ia beradaptasi dengan lingkungan yang berbeda di mana ia mengembangkan miselium, konidiofor dan konidia. Kemampuan ini memudahkan reproduksinya di tingkat laboratorium melalui teknik perbanyakan sederhana untuk digunakan sebagai biokontroler.
Memang jamur entomopatogen ini merupakan musuh alami sejumlah besar spesies serangga di berbagai agroekosistem. Inang sepenuhnya ditutupi oleh miselium hijau, mengacu pada penyakit yang disebut muscardina hijau.
Siklus hidup entomopatogen Metarhizium anisopliae dilakukan dalam dua fase, fase infektif seluler dan fase saprofit lainnya. Infektif di dalam serangga parasit dan di saprofit mengambil keuntungan dari nutrisi mayat untuk berkembang biak.
Tidak seperti patogen seperti virus dan bakteri yang perlu dicerna oleh patogen untuk bertindak, jamur Metarhizium bekerja dengan kontak. Dalam hal ini, spora dapat berkecambah dan menembus bagian dalam, menginfeksi membran kutikula inang.
Indeks artikel
Karakteristik
Metarhizium anisopliae adalah spektrum jamur patogen yang luas, terletak di tanah dan sisa-sisa serangga parasitoid. Karena potensinya sebagai alternatif ekologi, ini adalah pengganti yang ideal untuk bahan kimia pertanian yang digunakan dalam pengelolaan integral hama yang penting secara ekonomi.
Infeksi M. anisopliae dimulai dengan menempelnya konidia jamur pada kutikula serangga inang. Selanjutnya, melalui aktivitas enzimatik antara kedua struktur dan aksi mekanis, perkecambahan dan penetrasi terjadi.
Enzim yang terlibat dalam pengenalan, adhesi, dan patogenesis kutikula inang terletak di dinding sel jamur. Protein ini termasuk fosfolipase, protease, dismutase dan adhesin, yang juga berperan dalam proses adhesi, osmosis, dan morfogenesis jamur.
Umumnya jamur ini bekerja lambat ketika kondisi lingkungan tidak mendukung. Suhu rata-rata antara 24 dan 28 C, dan kelembaban relatif yang tinggi ideal untuk perkembangan yang efektif dan tindakan entomopatogen.
Penyakit green muscardina yang disebabkan oleh M. anisopliae ditandai dengan warna hijau pada spora pada inang yang terkolonisasi. Setelah serangga diinvasi, miselium menutupi permukaan, di mana strukturnya berbuah dan bersporulasi, menutupi permukaan inang.
Dalam hal ini, infeksi berlangsung sekitar seminggu hingga serangga berhenti makan dan mati. Di antara berbagai hama yang dikendalikannya, sangat efektif pada serangga ordo Coleoptera, Lepidoptera, dan Homoptera, terutama larva.
Jamur M. anisopliae sebagai biokontroler dipasarkan dalam formulasi spora yang dicampur dengan bahan inert untuk mempertahankan viabilitasnya. Cara yang cocok untuk penerapannya adalah melalui pengasapan, manipulasi lingkungan dan inokulasi.
Morfologi
Di tingkat laboratorium, koloni M. anisopliae menunjukkan perkembangan yang efektif pada media kultur PDA (Papa-dextrorse-agar). Koloni melingkar menyajikan pertumbuhan misel putih pada awalnya, menunjukkan variasi warna ketika jamur bersporulasi.
Metarhizium anisopliae phialide. Sumber: naro.affrc.go.jp
Pada awal proses multiplikasi konidia, warna hijau zaitun terlihat pada permukaan misel. Di bagian bawah kapsul, perubahan warna kuning pucat diamati dengan pigmen kuning menyebar di tengah.
Konidiofor tumbuh dari miselium dalam bentuk tidak beraturan dengan dua hingga tiga cabang pada setiap septum. Konidiofor ini memiliki panjang 4 hingga 14 mikron dan diameter 1,5 hingga 2,5 mikron.
phialides adalah struktur yang dihasilkan dalam miselium, menjadi tempat di mana konidia terlepas. Dalam M. anisopliae mereka tipis di puncak, panjang 6 sampai 15 mikron dan diameter 2 sampai 5 mikron.
Konidia berstruktur uniseluler, silindris dan berbentuk terpotong, dengan rantai panjang, hialin sampai kehijauan. Konidia memiliki panjang 4 sampai 10 mikron dan diameter 2 sampai 4 mikron.
Taksonomi
Genus Metarhizium awalnya dijelaskan oleh Sorokin (1883) menginfeksi larva Anisoplia austriaca , menyebabkan penyakit yang dikenal sebagai muscardina hijau. Nama Entomophthora anisopliae awalnya diusulkan oleh Metschnikoff untuk isolat jamur, kemudian disebut Isaria destructor .
Studi yang lebih rinci tentang taksonomi genus, menyimpulkan dalam mengklasifikasikannya sebagai Metarhizium sorokin. Saat ini, spesies M. anisopliae , yang dinamai oleh Metschnikoff, dianggap sebagai organisme perwakilan dari genus Metarhizium .
Beberapa isolat jamur Metarhizium bersifat spesifik, oleh karena itu ditetapkan sebagai varietas baru. Namun, mereka saat ini diklasifikasikan sebagai spesies Metarhizium anisopliae , Metarhizium majus dan Metarhizium acridum .
Demikian juga, beberapa spesies telah diubah namanya, Metarhizium taii menyajikan karakteristik yang mirip dengan Metarhizium guizhouense. Strain komersial M. anisopliae , M. anisopliae (43) yang merupakan musuh spesifik coleopterans sekarang disebut Metarhizium brunneum .
Spesies Metarhizium anisopliae (Metchnikoff) Sorokin (1883), adalah bagian dari genus Metarhizium yang dijelaskan oleh Sorokin (1883). Secara taksonomi termasuk dalam famili Clavicipitaceae , ordo Hypocreales , kelas Sordariomycetes , divisi Ascomycota , dari kingdom Fungi .
Lingkaran kehidupan
Jamur Metarhizium anisopliae memulai patogenesis melalui proses adhesi konidia pada membran kutikula inang. Selanjutnya terjadi fase perkecambahan, pertumbuhan appressoria atau struktur penyisipan, kolonisasi dan reproduksi.
Spora atau konidia dari tanah atau sisa-sisa serangga yang terkontaminasi, menyerang kutikula inang baru. Dengan intervensi proses mekanis dan kimia, apresorium dan tabung kuman yang menembus bagian dalam serangga berkembang.
Umumnya, dalam kondisi yang menguntungkan, perkecambahan terjadi 12 jam setelah inokulasi. Demikian pula, pembentukan apresoria dan penetrasi tabung kuman atau haustoria terjadi antara 12 hingga 18 jam.
Mekanisme fisik yang memungkinkan penetrasi adalah tekanan yang diberikan oleh apresoria, yang memecah membran kutikula. Mekanisme kimianya adalah aksi enzim protease, kinase, dan lipase yang memecah membran di tempat penyisipan.
Setelah serangga menembus, hifa bercabang di dalam, menyerang mangsa sepenuhnya setelah 3-4 hari. Kemudian struktur reproduksi, konidiofor dan konidia terbentuk, yang melengkapi patogenesis inang setelah 4-5 hari.
Kematian serangga terjadi melalui kontaminasi racun yang dihasilkan oleh jamur entomopatogen. Biokontroler mensintesis toksin dextruxin, protodextruxin dan demethyldextruxin dengan tingkat toksisitas yang tinggi untuk artropoda dan nematoda.
Invasi tuan rumah dikondisikan dengan suhu dan kelembaban relatif lingkungan. Demikian pula ketersediaan nutrisi pada membran kutikula serangga dan kemampuan mendeteksi inang yang rentan dijajah.
muskardina hijau
Penyakit green muscardina yang disebabkan oleh Metarhizium anisopliae menimbulkan berbagai gejala pada larva, nimfa atau dewasa yang terinfeksi. Bentuk yang belum matang mengurangi pembentukan lendir, cenderung menjauh dari lokasi serangan atau melumpuhkan gerakannya.
Orang dewasa mengurangi pergerakan dan area terbangnya, berhenti makan, dan betina tidak bertelur. Serangga yang terkontaminasi cenderung mati di tempat yang jauh dari tempat infeksi, yang mendorong penyebaran penyakit.
Siklus penyakit dapat berlangsung antara 8 dan 10 hari tergantung pada kondisi lingkungan, terutama kelembaban dan suhu. Setelah kematian inang, itu benar-benar ditutupi oleh miselium putih dan sporulasi hijau berturut-turut, karakteristik muskardina hijau.
Kontrol biologis
Jamur Metarhizium anisopliae merupakan salah satu entomopatogen yang paling banyak dipelajari dan digunakan dalam pengendalian hayati hama. Faktor kunci keberhasilan kolonisasi inang adalah penetrasi jamur dan perbanyakan berikutnya.
Setelah jamur terbentuk di dalam serangga, proliferasi hifa berserabut terjadi dan generasi mikotoksin yang menonaktifkan inang. Kematian inang juga terjadi karena perubahan patologis dan efek mekanis pada organ dan jaringan internal.
Pengendalian hayati dilakukan dengan mengaplikasikan produk yang diformulasikan berdasarkan konsentrasi spora atau konidia jamur pada produk komersial. Konidia dicampur dengan bahan inert, seperti pelarut, tanah liat, bedak, pengemulsi, dan aditif alami lainnya.
Bahan-bahan ini tidak boleh mempengaruhi kelangsungan hidup jamur dan harus tidak berbahaya bagi lingkungan dan tanaman. Selain itu, mereka harus menghadirkan kondisi fisik optimal yang memfasilitasi pencampuran, penerapan produk, dan biaya rendah.
Keberhasilan pengendalian hayati melalui entomopatogen tergantung pada formulasi produk komersial yang efektif. Termasuk viabilitas mikroorganisme, bahan yang digunakan dalam formulasi, kondisi penyimpanan dan metode aplikasi.
Modus aksi
Inokulum dari aplikasi formulasi dengan jamur M. anisopliae berfungsi untuk mencemari larva, hifa atau orang dewasa. Inang yang terkontaminasi bermigrasi ke tempat lain di tanaman di mana mereka mati dan menyebarkan penyakit karena sporulasi jamur.
Tindakan angin, hujan dan embun memfasilitasi penyebaran konidia ke bagian lain dari tanaman. Dalam aktivitas mencari makannya, serangga terkena adhesi spora.
Kondisi lingkungan mendukung perkembangan dan penyebaran konidia, tahap serangga yang belum matang menjadi yang paling rentan. Dari infeksi baru, fokus sekunder dibuat, memperbanyak epizootik yang mampu mengendalikan wabah sepenuhnya.
Pengendalian hayati bonggol pisang
Kumbang hitam ( Cosmopolites sordidus Germar) merupakan hama penting pada budidaya tanaman musaceae (pisang raja dan pisang) terutama di daerah tropis. Penyebarannya terutama disebabkan oleh pengelolaan yang dilakukan manusia dalam proses penaburan dan pemanenan.
Kumbang Hitam Pisang. Sumber: mezfer.com.mx
Larva adalah agen penyebab kerusakan yang terjadi di dalam rimpang. Kumbang dalam fase larva sangat aktif dan rakus, menyebabkan perforasi yang mempengaruhi sistem akar tanaman.
Galeri yang terbentuk di rimpang memfasilitasi kontaminasi dengan mikroorganisme yang membusuk jaringan vaskular tanaman. Selain itu, tanaman melemah dan cenderung terbalik karena aksi angin kencang.
Pengendalian biasanya didasarkan pada penggunaan insektisida kimia, namun efek negatifnya terhadap lingkungan telah menyebabkan pencarian alternatif baru. Saat ini, penggunaan jamur entomopatogen seperti Metarhizium anisopliae telah melaporkan hasil yang baik dalam uji coba lapangan.
Hasil yang sangat baik telah diperoleh di Brazil dan Ekuador (85-95% mortalitas) menggunakan M. anisopliae pada beras sebagai bahan inokulasi. Strateginya adalah dengan meletakkan padi yang terinfeksi pada potongan batang di sekitar tanaman, serangga tertarik dan menjadi terkontaminasi patogen.
Pengendalian larva secara biologis
Ulat Tentara Musim Gugur
Ulat grayak ( Spodoptera frugiperda ) merupakan salah satu hama yang paling merusak tanaman serealia seperti sorgum, jagung dan hijauan. Pada jagung sangat merusak bila menyerang tanaman sebelum 30 hari, dengan ketinggian antara 40 dan 60 cm.
Ulat Tentara Jatuh. Sumber: Lihat halaman untuk penulis [Domain publik], melalui Wikimedia Commons
Dalam hal ini, pengendalian kimia telah memungkinkan serangga untuk mencapai ketahanan yang lebih besar, penghapusan musuh alami dan kerusakan lingkungan. Penggunaan M. anisopliae sebagai alternatif pengendalian hayati telah memberikan hasil yang baik, karena S. frugiperda rentan.
Hasil terbaik diperoleh saat menggunakan beras steril sebagai sarana penyebaran inokulum dalam kultur. Melakukan aplikasi pada 10 hari dan kemudian pada 8 hari, menyesuaikan formulasi pada 1 × 10 12 konidia per hektar.
Larva cacing putih
Larva kumbang ditemukan memakan bahan organik dan akar tanaman yang penting secara ekonomi. Spesies Hylamorpha elegans (Burmeister) disebut ayam hijau, pada stadium larva merupakan hama tanaman gandum ( Triticum aestivum L.).
Larva Cacing Putih. Sumber: invasive.org
Kerusakan yang disebabkan oleh larva terjadi pada tingkat sistem perakaran, menyebabkan tanaman menjadi lemah, layu dan kehilangan daunnya. Siklus hidup kumbang berlangsung selama satu tahun, dan pada musim kejadian terbesar, area budidaya yang hancur total diamati.
Kontrol kimia tidak efektif karena migrasi larva di tanah yang diolah. Terkait dengan peningkatan resistensi, peningkatan biaya produksi dan pencemaran lingkungan.
Penggunaan Metarhizium anisopliae sebagai agen antagonis dan biokontroler telah mencapai mortalitas hingga 50% pada populasi larva. Meskipun hasil telah diperoleh di tingkat laboratorium, diharapkan analisis lapangan akan melaporkan hasil yang serupa.
Referensi
- Acuña Jiménez, M., García Gutiérrez, C., Rosas García, NM, López Meyer, M., & Saínz Hernández, JC (2015). Formulasi Metarhizium anisopliae (Metschnikoff) Sorokin dengan polimer biodegradable dan virulensinya terhadap Heliothis virescens (Fabricius). Jurnal Internasional Pencemaran Lingkungan, 31 (3), 219-226.
- Arguedas, M., lvarez, V., & Bonilla, R. (2008). Khasiat jamur entomopatogen ” Metharrizium anisopliae ” dalam pengendalian ” Boophilus microplus ” (Acari: ixodidae). Agronomi Kosta Rika: Jurnal Ilmu Pertanian, 32 (2), 137-147.
- Carballo, M. (2001). Pilihan untuk pengelolaan bonggol pisang. Pengelolaan hama terpadu (Kosta Rika) N, 59.
- Castillo Zeno Salvador (2005) Penggunaan Metarhizium anisopliae untuk pengendalian biologis spittlebug ( Aeneolamia spp. Dan Prosapia spp .) Di padang rumput Brachiaria decumbens di El Petén, Guatemala (Thesis Master) Diperoleh dari: catie.ac.cr
- Greenfield, BP, Tuhan, AM, Dudley, E., & Butt, TM (2014). Konidia jamur patogen serangga, Metarhizium anisopliae , gagal menempel pada kutikula larva nyamuk. Ilmu terbuka Royal Society, 1 (2), 140193.
- González-Castillo, M., Aguilar, CN, & Rodríguez-Herrera, R. (2012). Pengendalian serangga hama di pertanian menggunakan jamur entomopatogen: tantangan dan perspektif. Pendeta Ilmiah dari Universitas Otonom Coahuila, 4 (8).
- Lezama, R., Molina, J., López, M., Pescador, A., Galindo, E., ngel, CA, & Michel, AC (2005). Pengaruh cendawan entomopatogen Metarhizium anisopliae terhadap pengendalian hama ulat grayak jagung di lapangan. Kemajuan Penelitian Pertanian, 9 (1).
- Rodríguez, M., Prancis, A., & Gerding, M. (2004). Evaluasi dua galur jamur Metarhizium Anisopliae var. Anisopliae (Metsh.) Untuk pengendalian larva cacing putih Hylamorpha elegans Burm.(Coleoptera: Scarabaeidae). Pertanian Teknis, 64 (1), 17-24.
