BAHAN DAN METODE Waktu dan Tempat Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Ekologi Serangga, Departemen Proteksi Tanaman, Fakultas Pertanian-IPB, dan berlangsung sejak Juli sampai Desember 2010. Metode Penelitian Penelitian ini dilaksanakan dalam dua tahapan yaitu percobaan laboratorium dan dimodelkan secara sederhana dalam sistem dinamik STELLA. A. Percobaan Laboratorium 1. Pembiakan Kutu Putih Pepaya Gambar 1 (A-B) Pembiakan kutu putih pepaya, (C-D) Tanaman jarak pagar kurkas Kutu putih pepaya dibiakkan pada tanaman jarak pagar (Jatropa curcas L) (Gamabr 1). Tanaman jarak pagar kurkas diperoleh dari Dramaga dan laboratorium Kultur Jaringan Departemen Agronomi, IPB. Tanaman jarak pagar ditanam dengan menggunakan stek pada media tanah yang ditempatkan pada polibag berdiameter 15 cm dan pada pot plastik berukuran kecil (diameter 8 cm) (Gambar 1c). Penyiraman dilakukan dua hari sekali. Infestasi kutu putih pepaya (KPP) dilakukan dengan memindahkan kantung telur (ovisac) kutu putih pepaya dari tanaman pepaya dan tanaman jarak pagar kurkas yang terserang KPP ke media pembiakan. Tanaman jarak pagar kurkas ditempatkan dalam kurungan yang terbuat dari kayu/triplek yang pada setiap sisi dindingnya ditutup dengan kain
2 kasa dan plastik mika. Kurungan pembiakan ditempatkan di luar laboratorium pada kisaran suhu antara 25-28 0 C dan RH 60-70%. 2. Penyiapan Parasitoid di Laboratotium Gambar 2 Media perbanyakan inang dan penyiapan parasitoid Parasitoid A. papayae yang di gunakan dalam penelitian ini diperoleh dari hasil survei pada pertanaman pepaya di Dramaga. Bagian tanaman yang terserang kutu putih pepaya dipotong secukupnya, kemudian dimasukkan dalam kantong plastik sampel, diberi label dan dibawah ke laboratorium. Sampel berupa daun, buah dan bagian tanaman yang terserang kutu putih pepaya selanjutnya ditempatkan dalam wadah plastik (panjang 20 cm, lebar 20 cm dan tinggi 30 cm). Sampel kemudian diamati dengan menggunakan mikroskop, mumimumi pada setiap sampel kemudian ditempatkan pada kapsul gelatin sampai muncul parasitoid baru. Pemeliharaan dan penyiapan parasitoid menggunakan stek tanaman jarak pagar yang ditanam dengan sistem vertikultur pada paralon PVC (diameter 25 cm, tinggi 1 m) dan ditempatkan pada kurungan berkerangka kayu (± 60 cm, lebar 50 cm dan tinggi ± 1.60 m) di atas kurungan (±30 cm) diberikan pencahayaan lampu neon 70 watt selama 20 Jam. Kurungan ditempatkan pada piringan besi beroda dan setiap sisi kurungan ditutup dengan menggunakan kain organdi dan plastik mika (Gambar 2). Setiap 4
3 hari tanaman jarak pagar pada pembiakan vertikultur dikeluarkan dari laboratorium untuk menghindari etiolasi dan penyiraman dilakukan setiap hari. Pemberian madu 10% sebagai makanan parasitoid dilakukan dengan cara setiap minggu dengan cara dioleskan pada dinding kurungan. Suhu pada laboratorium pemeliharaan berkisar antara 25-28 0 C dan RH 60-80%. 3. Pelaksanaan Percobaan 1) Percobaan Kebugaran Parasitoid Acerophagus papayae Percobaan kebugaran menggunakan nimfa instar 2 dan instar 3 betina muda dari pembiakan kutu putih pepaya pada tanaman jarak pagar kurkas. Percobaan pada nimfa instar 2 menggunakan kepadatan 10 nimfa sedangkan pada instar 3 betina muda sebanyak 30 nimfa yang diberikan selama imago betina hidup. Kegiatan ini dilakukan dengan waktu terpisah, namun sama dalam metode pelaksanaan. Nimfa yang diperoleh dari perbanyakan pada tanaman jarak pagar kurkas dipindahkan dengan menggunakan kuas halus dan diletakkan secara perlahan pada arena potongan daun pepaya (±3 cm x 5 cm) yang sebelumnya telah dibersihkan. Arena kemudian diletakkan pada cawan petri yang dialasi busa karet (diameter ± 7 cm). Arena daun pepaya berisi nimfa kutu putih pepaya diletakkan pada nampan plastik dan ditutup dengan kain hitam selama 16 jam. Nimfa jantan yang nampak dari warna tubuh berwarna merah muda dan nimfa yang berganti kulit dikeluarkan dari arena. Sedangkan parasitoid yang baru muncul dari mumimumi pada kapsul gelatin dipasangkan selama 24 jam pada tabung reaksi berukuran 1.5x 8.5 cm dan diberi pakan madu 10% yang dioles pada bagian dalam tabung menggunakan jarum bertangkai. Bila parasitoid jantan A. papayae yang muncul pertama kali dimasukkan dalam tabung reaksi dan diberi label, 1 hari kemudian parasitoid betina yang baru muncul dimasukkan dalam tabung reaksi yang sebelumnya telah berisi parasitoid jantan. Parasitoid betina yang telah berkopulasi selama 24 jam kemudian dikeluarkan dan dilepaskan dalam tabung percobaan. Percobaan dilaksanakan pada tabung pyrex (diameter ± 3
4 cm x 15 cm) (Gambar 3a). Pada bagian atas tabung ditutup dengan kain organdi sedangkan pada bagian bawah menggunakan kain berwarna hitam. Arena dari potongan daun pepaya berisi nimfa KPP dimasukkan dalam tabung. Kemudian parasitoid betina yang telah berkopulasi dikeluarkan dan dilepaskan pada arena untuk melakukan parasitisasi selama 24 jam. Tabung percobaan diletakkan pada nampan plastik yang ditutupi kain berwarna hitam. Setiap hari parasitoid dipaparkan nimfa dengan kepadatan 10 nimfa pada percobaan instar 2 dan 30 nimfa pada percobaan nimfa instar 3 betina muda. Setiap hari arena daun pepaya dan nimfa KPP disiapkan selama 16 jam selama percobaan berlangsung. Percobaan dilaksanakan sampai betina parasitoid mati, pemberian pakan madu 1:1 dengan cara dioleskan pada kain organdi. Sedangkan nimfa hasil percobaan parasitisasi selama 24 jam dipelihara pada tanaman jarak pagar yang diletakkan dalam wadah plastik silinder transparan (diameter 8.5 cm, tinggi 10 cm). Untuk ventilasi udara dilubangi pada bagian atas dan samping plastik silinder transparan yang diberi kain organdi (±5 cm). Plastik silinder transparan pertama kali dibuka dan pada bagian tutupan bawah dilubangi pada pertengahan diameter. Tanaman jarak pagar diupayakan berada tepat pada lubang pertengahan diameter yang dibatasi dengan gabus karton untuk menjaga keseimbangan wadah pemeliharaan (Gambar 3 C&D). Nimfa yang menjadi mumimumi pada pemeliharaan tanaman jarak pagar dikumpulkan pada kapsul gelatin, 1 mumimumi diletakkan dalam satu kapsul pada suhu kamar sampai pemunculan parasitoid baru. Pengamatan dilakukan terhadap kapasitas reproduksi, lama hidup, lama perkembangan dan nisbah kelamin. Sedangkan parasitisasi dihitung berdasarkan mumimumi yang menjadi parasitoid baru. Pada percobaan nimfa instar 2 dilakukan sebanyak 15 ulangan dan nimfa instar 3 sebanyak 6 ulangan, seekor parasitoid betina dianggap sebagai ulangan.
5 A B C D Gambar 3 (A) Tabung reaksi pyrex (B) Cawan petri di atas botol plastik berisi air pada percobaan tanggap fungsional (C-D) Botol plastik silinder dan tanaman jarak pagar 2. Percobaan Tanggap Fungsional Percobaan tanggap fungsional dilakukan pada cawan petri yang diberi kain organdi (±5 cm) pada tutupan, sedangkan arena percobaan menggunakan daun tanaman jarak pagar (diameter ± 6 cm), tangkai daun jarak pagar diupayakan menjulur ke air melalui pelubangan (±1 cm) pada sisi cawan petri, pada sisi luar cawan petri dibalut dengan karet (0.95x2.5 cm). Cawan petri diletakkan di atas botol plastik (diameter 8 cm, tinggi 10 cm) yang berisi air ( ±50 ml air) (Gambar 3B). Kepadatan Inang yang digunakan dalam percobaan ini adalah 2,5,10,20,30, 40 dan 50. Pada percobaan ini menggunakan nimfa yang diamati
6 secara visual berukuran relative sama (0.7-0.8 mm) dan lebar tubuh berkisar 0.4-0.5 mm diletakkan pada arena selembar daun jarak pagar (diameter ± 6 cm), sedangkan jantan yang nampak dari warna tubuh berwarna merah muda dan nimfa yang berganti kulit dikeluarkan dari arena. Nimfa KPP dibiarkan menetap dan makan pada arena yang disiapkan dalam cawan petri yang diletakkan di atas wadah botol plastik berisi air dan ditutup dengan kain hitam selama 16 jam. Untuk mendapatkan keseragaman perlakuan yang sama, parasitoid betina A. papayae secara visual dipilih berdasarkan ovipositor dan berukuran tubuh relatif sama (±0.6-0.77 mm). Parasitoid betina yang digunakan adalah parasitoid yang muncul dari mumimumi yang diletakkan dalam kapsul gelatin. 2-5 parasitoid jantan dibiarkan berkopulasi dengan parasitoid betina dalam tabung reaksi pyrex selama 24 jam. Sebelum pelepasan parasitoid betina dalam arena, nimfa KPP dihitung kembali nimfa yang berganti kulit dikeluarkan dari arena dan diganti dengan yang baru. Kemudian parasitoid betina yang telah berkopulasi dilepaskan pada arena daun jarak pagar berisi inang nimfa KPP. Cawan petri diletakkan di atas plastik container berisi air dan ditutup dengan kain berwarna hitam. Parasitisasi parasitoid selama 24 jam, kemudian parasitoid betina dikeluarkan sedangkan nimfa KPP kemudian diletakan secara perlahan menggunakan kuas halus pada daun tanaman inang Jatropa curcas L. seperti pada percobaan kebugaran (Gambar 3b). 4-7 hari kemudian mumimumi yang terbentuk dikumpulkan dalam kapsul gelatin sedangkan nimfa terparasit dihitung kembali. Potensi peletakan telur parasitoid A. papayae dihitung berdasarkan rerata parasitisasi terhadap inang dan mumimumi yang terbentuk pada setiap kepadatan inang. Nisbah kelamin dan jumlah keturunan dihitung berdasarkan jumlah pemunculan parasitoid baru yang berhasil keluar dari mumimumi dan tidak berhasil atau gagal. Selanjutnya mumimumi yang tidak berhasil membentuk parasitoid dibedah untuk menentukan adanya perkembangan parasitoid di dalamnya. Pada percobaan tanggap fungsional dilakukan sebanyak 92 ulangan dengan kerapatan berbeda, seekor parasitoid betina dianggap sebagai ulangan, 2 ekor parasitoid betina di acak dari kerapatan 50 ke kerapatan 2 per arena.
7 Analisis Data 1. Percobaan Kebugaran Data yang diperoleh dianalisis dengan analisis varians (Anova) dengan Uji Tukey pada tingkat perbedaan P<0.05 yaitu meliputi data lama hidup, lama perkembangan, kapasitas reproduksi, parasitisme dan nisbah kelamin. Analisis data dilakukan dengan program Winstat. 2. Tanggap Fungsional Tipe tanggap fungsional dapat diketahui dengan menggunakan regresi logistic. Regresi logistic berasal dari proporsi inang yang terparasit (Ne/No) sebagai suatu fungsi dari kepadatan inang yang tersedia (No) (Juliano 2001). Data diuji sesuai pada fungsi polinom yang menggambarkan hubungan Ne/No dan No sebagai berikut : Ne = exp (P 0 +P 1 N 0 +P 2 N 2 0 + P 3 N 3 0 ) N 0 1+exp (P 0 +P 1 N 0 +P 2 N 2 0 + P 3 N 3 0 Pendugaan parameter (P) dilakukan dengan prosedur PROC CATMOD SAS (SAS Institute 1998). Tanggap fungsional tipe II akan digambarkan dengan nilai P1 yang lebih kecil dari 0 atau negatif (P1< 0). Hal ini menunjukkan bahwa jumlah inang yang diparasit menurun dengan peningkatan kepadatan inang. Tanggap fungsional tipe III akan ditunjukkan dengan nilai P 0 yang positif namun P 2 bernilai negatif. Karena hasil analisis regresi logistik mengindikasikan tanggap fungsional tipe II, maka analisis selanjutnya ditekankan pada pemeriksaan kesesuaian data terhadap model tanggap fungsional tipe II. Untuk keperluan tersebut digunakan model persamaan cakram dari Holling (1959) dan persamaan acak dari Rogers (1972), sebagai berikut : Persamaan cakram Persamaan acak : Ne = atno/(1+athno) : Ne = No{1 exp a(thne T) }
8 Dengan Ne adalah banyaknya inang yang diparasit, No banyaknya inang yang disediakan, a laju pencarian seketika, T lama waktu inang terpapar pada parasitoid dan Th lama waktu penanganan inang. Nilai penduga parameter (a dan Th) dari kedua model tersebut di atas diperoleh melalui regresi non linear menggunakan prosedur PROC NLIN SAS. Selanjutnya koefisien determinasi (R 2 = 1-(jumlah kuadrat sisaan/jumlah kuadrat total terkoreksi) digunakan untuk memeriksa kesesuaian model. Potensi peletakan telur parasitoid A. papayae dihitung berdasarkan rerata parasitisasi terhadap inang dan mumimumi yang terbentuk pada setiap kepadatan inang. Sex ratio dan jumlah keturunan dihitung berdasarkan jumlah pemunculan parasitoid baru yang berhasil keluar dari mumimumi dan tidak berhasil atau gagal. Selanjutnya mumimumi yang tidak berhasil membentuk parasitoid dibedah untuk menentukan adanya perkembangan parasitoid di dalamnya. 3. Sumber Data dan Formulasi Model Konseptual Pemodelan dilakukan dalam 2 tahap, masing-masing tahap berbeda sumbernya. Pada tahap pertama, data dikumpulkan dan digunakan untuk memodelkan model dan melakukan simulasi. Pada tahap kedua, digunakan untuk menguji, kalibrasi dan memvalidasi model. Pengumpulan data dilakukan berdasarkan data sekunder yang tersedia untuk menentukan komponen parameter biologi serta perilaku dari sistem. Estimasi parameter life table kutu putih pepaya didasarkan pada hasil penelitian Maharani (2011) dan pustaka terkait. Sedangkan data biologi parasitoid didasarkan hasil penelitian laboratorium yang telah dilakukan. Data yang diperlukan untuk membangkitkan pertumbuhan populasi KPP terdiri atas : 1. Lama perkembangan telur, nimfa, pupa dan imago. 2. Kemampuan hidup atau besarnya mortalitas pada setiap stadia telur, nimfa/larva, pupa dan imago. 3. Keperidian harian atau laju peletakan telur yaitu jumlah telur yang diletakkan oleh imago betina. 4. Tanaman inang utama dan preferensi inang parasitoid.
9 5. Pengaruh temperatur dan pengaruh iklim terhadap perkembangan KPP dan parasitoid A. papayae. 6. Populasi tanaman inang pepaya pada lokasi terpilih. Data yang ada digunakan untuk memodelkan komponen sistem dalam simulasi model dinamika populasi. Tahapan penyusunan model deskriptif menurut Coulman et al. 1972 dalam Metcalf & Luckmann (1982) adalah : 1. Menentukan sistem nyata yang akan dijelaskan dalam model dan faktor lingkungan apa yang akan dipertimbangkan dalam model. 2. Memilih komponnen (sub model) dari sistem yang dimodelkan yang mencerminkan fungsi dari masalah yang dimodelkan dan menangkap essensi permasalahan. 3. Setiap komponen diberi deskripsi matematika yang menggambarkan hubungan antar input dan output sebagai suatu kesatuan. 4. Langkah terakhir adalah menggabungkan antara komponen penyusun sistem dan faktor lingkungan. Simulasi pemodelan sederhana dengan piranti lunak Stella 9.02 berdasarkan hasil percobaan laboratorium dan studi pustaka. Dinamika populasi dan interaksi kutu putih pepaya dan parasitoid A. papayae dimodelkan secara sederhana dan divisualiasikan interaksi pengaruh tanpa musuh alami dan dengan musuh alami parasitoid yang mempengaruhi dinamika populasi. Analisis sensitivitas model dengan regresi sederhana untuk melihat hubungan antara inang KPP dan parasitoid A. papayae.
10 Gambar 4 Bagan Alir model konseptual Interaksi Inang Parasitoid
11