BIOINSEKTISIDA MULYORINI RAHAYUNINGSIH BAGIAN BIOINDUSTRI DEPARTEMEN TIN FATETA IPB

RESIDU PESTISIDA PADA TANAMAN DAN SAYUR KUBIS Di Kecamatan Lembang, Cisarua, Pangalengan dan Kartasari ditemukan profenofos 6,11 mg/kg, deltametrin 7,73 mg/kg, klorpirifos 2,81 mg/kg, teflubenzuron 2,89 mg/kg dan permetrin 1,80 mg/kg yang dijumpai pada sayuran kubis, tomat dan wortel (Nurmala, 1992) . Ditemukan 2,36 mg/kg profenofos dan 2,08 mg/kg sifermetrin pada kubis, dimana residu tersebut telah melampaui Batas Maksimum Residu (BMR) yang telah ditetapkan (Lukman, 2002) Residu insektisida pada kubis di Solok dan Agam (Aceh) adalah 2,978 mg/kg (profenofos), 2,270 mg/kg (klorpirifos), serta 1,059 mg/kg (deltametri) (Nusyirwan, 2002)

Wabah Demam Berdarah... bagaimana?? Indonesia (2004) : 315 org meninggal (www. jpkm-online.net)(data diperoleh dari bulan Januari-Pebruari) Secara global :  1,5 Milyar jiwa beresiko terjangkit demam berdarah (Becker, et al (1991) Solusi : Pemberantasan Nyamuk (Aedes aegypti) bagaimana??

Upaya Pemberantasan : Pengasapan Program 3M (Mengubur, Menguras, Menutup) Penggunaan Insektisida Kimia kurang efektif tidak menguntungkan, karena: harga relatif mahal membahayakan jiwa manusia dan serangga non-target menyebabkan resistensi serangga vektor (nyamuk) upaya paling tepat  memutus rantai kehidupan nyamuk dengan membunuh larva nyamuk menggunakan bioinsektisida B.t. i (Bacillus thuringiensis israelensis)

Solusi ???? : BIOINSEKTISIDA INSEKTISIDA KIMIA tidak menguntungkan, karena: * harga relatif mahal * membahayakan jiwa manusia dan serangga non-target * menyebabkan resistensi Solusi ???? : BIOINSEKTISIDA SYARAT UNTUK PENGEMBANGAN BIOINSEKTISIDA : Secara teknis layak diproduksi secara kontinyu Tidak toksik terhadap manusia, serangga non target, dan tanaman Terbukti efektifitasnya terhadap serangga target

BIOINSEKTISIDA ??? Insektisida mikrobial yang bersifat entomopatogen dan dapat dikembangkan dari bakteri, virus, fungi atau protozoa (Ignoffo dan Anderson, 1979). Keunggulan bioinsektisida menurut Behle et al., 1999 antara lain : - Spesifik terhadap hama serangga - Aman dan ramah lingkungan - Tidak mengakibatkan residu pada hasil pertanian dan tanah

BIOINSEKTISIDA BAKTERI Spesies Bakteri Nama Dagang Produser Bacillus moritae Rabirusu Sumitomo, Jepang Bacillus popilliae Doom, japidemic Fairfax Bio USA Bacillus thuringiensis (delta endotoksin) : Agritol Merck & Co, USA Bakhtane Rohm & Haas , USA Bactospeine Roger Bellon, Perancis Bathurin Cheko Biospor Jerman Biotrol USA Dipel Abbbot, USA Sporeine Perancis Thuricide Sandoz, USA Vectobac Abbot, USA dll.

Bacillus thuringiensis ??? Bakteri bersel vegetatif berbentuk batang bersifat gram positif, aerob tapi umumnya anaerob fakultatif, mempunyai flagela dan membentuk spora. Koloni Bacillus thuringiensis berbentuk bulat dengan tepian berkerut, memiliki diameter 5-10 milimeter, berwarna putih, elevasi timbul dan permukaan koloni kasar (Bucher, 1981; Stahly et al., 1992; Shieh, 1994).

Spora yang dibentuk oleh Bacillus thuringiensis berbentuk oval, berwarna hijau kebiruan dan berukuran 1,0-1,3 mikrometer (Gill et al., 1992) Bt membentuk kristal protein (delta endotoksin) bersamaan dg terbentuknya spora

Berbagai varitas Bacillus thuringiensis (Bt) penghasil bioinsektisida : Bt thuringiensis - Bt morrisoni Bt finitimus - Bt ostriniae Bt alesti - Bt tolworthi Bt kurstaki (ulat) - Bt darmstadiensis Bt sotto, dendrolimus - Bt toumanofii Bt kenyae - Bt kyusuenshis Bt galleriae - Bt thompsoni Bt entomocidus - Bt aizawai (ulat) Bt israelensis (nyamuk) - Bt canadensis dll

Bacillus thuringiensis sups. kurstaki (Bt.K) ??? Patotipe Bt.k hanya spesifik terhadap Lepidoptera (Ellar et al.,1986) Bakteri ini mampu melawan lebih dari 100 spesies Lepidoptera (ulat dari kupu-kupu sebagai hama pertanian) (Navon, 1993) Bacillus thuringiensis mampu membentuk kristal protein (δ-endotoksin) yang berbentuk bipiramidal yang mengandung toksin bersamaan dengan pembentukan spora.

Bacillus thuringiensis israelensis spora kristal protein

Awal kultivasi, jam ke 2

Jam k e 8

Jam ke 18

Jam ke 24

Pembentukan Kristal Protein (δ-endotoksin) Terbentuk dalam sel selama 2-3 jam setelah fase eksponensial Kompleks Protein Kristal Sporulasi sempurna Spora Efektifitas toksisitas meningkat autolisis δ-endotoksin

PROSES INFEKSI BT.K Larva ulat memakan tanaman yang telah mengandung spora dan kristal protein Bt.K Dalam beberapa menit, kristal protein berikatan dengan reseptor spesifik pada dinding usus dan ulat berhenti makan. Beberapa menit kemudian, dinding usus pecah sehingga spora dan bakteri memasuki jaringan tubuh, toksin pun larut dalam darah. Dalam 1-2 hari ulat akan mati.

Proses Toksifikasi B.t.i terhadap Larva Nyamuk

KELEBIHAN DAN KEKURANGAN ????? Aktivitas dengan spektrum luas Tidak memberikan efek negatif pada vertebrata termasuk manusia serta tanaman Mudah diproduksi Cepat responnya terhadap serangga target Relatif stabil sifatnya selama penyimpanan Belum dilaporkan adanya resistensi KEKURANGAN : Tidak tahan terhadap sinar UV Spora dan kristal harus termakan agar berefek insektisida

BIOINSEKTISIDA DARI VIRUS Tipe virus dan inang Nama dagang Cytoplasmic polyhedrosis : dendrolimus matsukemin Nuclear polyhedrosis : Heliothis Biotrol VHZ, Elcar, Virex, Viron Lymantria Virin ENSH Mamestra Virin EX Neodiprion Polyvirocide Orgyia TM Biocontrol Pieris Virin GKB Prodenia Biotrol VPO, Viron/P Spodoptera Viron/S Trichoplusia Biotrol/VTN, Viron/T

BIOINSEKTISIDA DARI FUNGI Spesies fungi nama dagang Aschersonia aleyrodis Aseronija Beauveria bassiana Biotrol FBB, Boverin Hirsutella thompsonii ABG – 6065 Metarrhizium anisopliae Biotrol FMA

FASE PENGEMBANGAN INSEKTISIDA MIKROBIAL 1. Isolasi mikroba 2. Karakterisasi 3. Produksi skala lab 4. Formulasi 5. Efikasi pada uji terbatas (keamanan pada dosis tunggal dan berbagai dosis) 6. Produksi skala pilot plant 7. Efikasi pada skala luas (uji keamanan lingkungan dan personel) 8. Produksi skala komersial

ASPEK KEAMANAN BIOINSEKTISIDA Beberapa tipe uji : Acute Toxicity- Pathogenicity Sub acute Toxicity- Pathogenicity Primary Irritation Terratogenicity Carcinogenicity In vitro development Invertebrate Specificity Phytotoxicity-Pathogenicity

Bacillus thuringiensis Pertumbuhan Bacillus thuringiensis Dipengaruhi oleh Media Pertumbuhan & Kondisi Fermentasi

Bacillus thuringiensis Media Pertumbuhan Bacillus thuringiensis Secara umum terdiri atas` : - sumber karbon misalnya glukosa, pati , sukrosa, dll Sumber nitrogen misalnya urea, (NH4)2SO4, tepung kedelai, dll Mineral dalam bentuk trace element Dulmage et al., 1990 : media fermentasi Bt terdiri atas garam, glukosa dan asam amino seperti asam glutamat, asam aspartat dan alanin Karbon adalah bahan utama untuk mensintesis sel baru atau produk sel dan nitrogen (Dulmage dan Rhodes, 1971)

Nitrogen organik harus disediakan dalam bentuk asam amino tunggal atau bahan kompleks termasuk asam nukleat dan vitamin. Mineral dibutuhkan mikroorganisme untuk pertumbuhan dan pembentukan produk metabolit, meliputi K, Mg, P, S dan yang diperlukan dalam jumlah sedikit antara lain Ca, Zn, Fe, Co, Cu, Mo dan Mn.

Bacillus thuringiensis Fermentasi Bacillus thuringiensis Ada dua tipe yaitu : fermentasi semi padat (semi solid fermentation) dan fermentasi terendam (submerged fermentation). (Dulmage dan Rhodes, 1971) Pertumbuhan optimum sebagian besar bakteri terjadi pada pH sekitar 7 Kondisi fermentasi dalam labu kocok dilakukan pada suhu 28-32oC, pH awal medium 6,8-7,2, agitasi 142-340 rpm dan pemanenan saat inkubasi 24-48 jam. (Vandekar dan Dulmage, 1982; Sikdar et al., 1993)

PRAKTIKUM ???? bioinsektisida

Persiapan Medium Sumber N + trace element Sumber C +CaCO3 Sterilisasi pada suhu 121oC selama 15 menit Dimasukkan ke dalam labu Erlenmeyer 250 ml secara aseptik

Persiapan Inokulum Satu lup biakan B. thuringiensis Inokulasi dalam 50 ml medium NB (labu pembibitan I) Inkubasi dalam rotary shaking incubator ( 200 rpm, 30oC, 12 jam) Kultur digunakan untuk menginokulasi media fermentasi

Produksi Bioinsektisida Labu Erlenmeyer 250 ml berisi medium fermentasi 100 ml steril Inokulasi dengan inokulasi dari labu pembibitan I (10 % dari volume medium fermentasi) Inkubasi pada rotary shaking incubator (30oC, 200 rpm, selama 72 jam) Biakan diamati pada interval waktu tertentu

Pemanenan (Recovery ) Cairan fermentasi Sentrifugasi pada 1300 rpm, 4oC, 15 menit Residu Pencucian dengan akuades steril, sentrifugasi pada 13 000 rpm, 4oC, 15 menit Supernatan Disuspensikan ke dalam larutan laktosa 6 persen Liofilisasi dengan freeze dryer pada suhu -45oC, tekanan 0.145 mmHg Serbuk campuran spora-kristal Bt kering

ANALISA PARAMETER ANALISA pH cairan fermentasi Pembentukan spora (VSC :Viable Spore Count) ANALISA Kadar gula total (Metode Fenol) Pertumbuhan sel (TPC & Kerapatan optik) Note : Yang diuji : pH & VSC

ANALISA PARAMETER LET'S SAVE OUR ENVIRONMENT 2. Analisa Pasca fermentasi Penentuan jumlah spora hidup dalam produk bioinsektisida LET'S SAVE OUR ENVIRONMENT ANALISA Pengujian toksisitasnya terhadap larva Croccidolomia binotalis Zeller (Metode Bioassay)