Karakter Morfologi dan Molekuler Kumbang Rhynchophorus spp. dari Tanaman Sagu, Kelapa, Kelapa Sawit, dan Kurma di Indonesia

Abstract

Kumbang Rhynchophorus spp. merupakan hama penggerek batang yang sangat merusak terutama pada Famili Arecaceae. Di Indonesia terdapat empat tanaman palma yang menjadi komoditas ekonomi, yaitu sagu, kelapa, kelapa sawit dan kurma. Dalam beberapa dekade terakhir permasalahan identifikasi spesies kumbang Rhynchophorus spp. di Indonesia telah menjadi perdebatan akibat dari tingkat polimorfisme warna yang tinggi pada Genus ini. Penelitian terkait identifikasi, variasi karakter morfologi dan genetik pada empat jenis tanaman palma tersebut masih terbatas. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan identifikasi secara morfologi yang dikonfirmasi dengan karakterisasi secara molekuler, menganalisis variasi karakter morfologi bagian tubuh serta genitalia, dan variasi genetik. Penelitian yang dilaksanakan pada bulan Januari 2020 hingga April 2021 menggunakan 25 ekor jantan dan 25 ekor betina yang berasal dari tanaman sagu di Maluku (AS), Papua (SoS), Riau (SpS); tanaman kelapa di Jawa Tengah (PK) dan Sulawesi Utara (MK); tanaman kelapa sawit di Kalimantan Tengah (KTKs); dan tanaman kurma di Jawa Tengah (SKu). Pengamatan corak pronotum, pengukuran morfometrik bagian tubuh dan genitalia dilakukan dengan menggunakan mikroskop stereo. Data yang diperoleh kemudian dianalisis dengan ANOVA satu arah dan principle component analysis (PCA). Karakterisasi molekuler dilakukan dengan menggunakan gen COI dan Cytb. Hasil sikuen yang diperoleh kemudian dicocokkan dengan basis data GenBank, analisis jarak genetik dan neighbour joining tree menggunakan MEGA X, dan analisis kesamaan basa nukleotida dengan sequence demarcation tool (SDT). Hasil identifikasi berdasarkan karakter morfologi diperoleh 3 spesies kumbang, yaitu R. bilineatus, R . vulneratus, dan R. ferrugineus, sementara hasil identifikasi secara molekuler dengan gen COI dan Cytb terdiri atas R. bilineatus dan R. vulneratus. Hasil identifikasi secara molekuler menjadi pilihan yang lebih baik dibandingkan dengan identifikasi secara morfologi karena didukung dengan hasil pengamatan bentuk genitalia kumbang jantan yang dapat membedakan R. bilineatus dan R. vulneratus. Selain itu pohon filogenetik menggunakan gen COI dan Cytb menunjukkan bahwa R. bilineatus dan R. vulneratus berada dalam grup yang berbeda. Masing-masing spesies memiliki kekerabatan yang sangat dekat yang dibuktikan dengan nilai jarak genetik antara spesies yang rendah dan persentase kesamaan basa nukleotida yang tinggi pada gen COI dan Cytb. Hasil penelitian juga menunjukkan corak pronotum kumbang pada suatu lokasi tidak dipengaruhi oleh jenis inang dan tidak ada spesies yang menyerang satu jenis inang tertentu, melainkan satu spesies dapat menyerang beberapa jenis inang yang berbeda. Dimorfisme seksual pada kumbang Rhynchophorus tidak ditemukan pada corak pronotum, namun terjadi pada ukuran tubuh jantan dan betina. Kumbang betina memiliki ukuran panjang tubuh, panjang rostrum, panjang elitra, dan panjang pygidium yang lebih besar di bandingkan dengan jantan. Morfometrik 38 karakter bagian tubuh kumbang pada seluruh sampel yang dianalisis dengan ANOVA dan PCA menunjukkan karakter seperti panjang rostrum, jarak mata, panjang pronotum, lebar pronotum, panjang elitra, lebar elitra, tibia tungkai depan, femur tungkai terakhir, panjang tubuh, dan panjang total memiliki perbedaan yang cukup signifikan pada beberapa sampel, namun sebagian besar karakter saling tumpang tindih antara sampel yang menandakan tingkat kesamaan yang tinggi, sehingga tidak dapat digunakan dalam membedakan spesies. Ukuran tubuh kumbang yang saling tumpang tindih merupakan cerminan dari tingkat kesamaan morfologi yang tinggi antara sampel. Hal ini semakin menegaskan bahwa variasi genetik memengaruhi karakter morfologi kumbang Rhynchophorus. Berdasarkan dari keseluruhan hasil menunjukkan faktor yang memengaruhi variasi genetik, corak pronotum, warna tubuh dan spesies Rhynchophorus spp. di Indonesia dapat berupa isolasi geografi dan daya dispersal. Sementara ukuran tubuh dapat dipengaruhi oleh jenis inang, isolasi geografi dan daya dispersal.

Rhynchophorus spp. is a very destructive stem borer pest, especially in the Arecaceae family. In Indonesia, there are four palms known as economic commodities, namely sago, coconut, oil palm and dates. In recent decades the problem of Rhynchophorus spp. identification in Indonesia has been debated due to the high level of colour polymorphism in this genus. Information and research related to identification, variation of morphological and genetic characters in the four types of palms is limited. This study aims to identify Rhynchophorus spp. in sago, coconut, oil palm and dates using morphological and molecular characterization, analyse variations in morphological characters, genitalia, and genetic. The study was conducted from January 2020 to April 2021 using 25 males and 25 females from each location, originating from sago in Maluku, Papua, and Riau; coconut from Central Java and North Sulawesi; oil palm from Central Kalimantan; and date palms from Central Java. The observation of pronotum pattern, morphometric measurements of body parts and genitalia were carried out using a stereo microscope. The data obtained were then analysed by one-way ANOVA and principle component analysis (PCA). Molecular characterization was carried out using the COI and Cytb genes. The sequence results obtained were then matched with the GenBank databases, genetic distance analysis and neighbour joining trees using MEGA X, and nucleotide base similarity analysis using the sequence demarcation tool (SDT). The results of identification based on morphological characters obtained 3 species, namely R. bilineatus, R. vulneratus, and R. ferrugineus, while the results of molecular identification with COI and Cytb genes consisted of R. bilineatus and R. vulneratus. The results of molecular identification are preferred than morphological identification because it is supported by the genitalia observations of male weevil that can distinguish R. bilineatus and R. vulneratus. In addition, the phylogenetic tree using COI and Cytb genes showed that R. bilineatus and R. vulneratus formed in different groups. Each species has a very close relationship as evidenced by the low value of genetic distance between species and a high percentage of nucleotide base similarity in the COI and Cytb genes. The results also showed the pattern pronotum of weevil at a location is not influenced by the type of host and no specific species attacks one particular host, but one species can attack several hosts. Sexual dimorphism in Rhynchophorus spp. not found in the pronotum pattern but occurs in male and female body sizes. Female weevil has a larger body length, rostrum length, elytra length, and pygidium length compared to males. Morphometric of 38 body parts characters in all samples analysed by ANOVA and PCA showed characters such as rostrum length, eye distance, pronotum length, pronotum width, elytra length, elytra width, proleg tibia, hindleg femur, body length, and total length have significant differences in some samples, but most of the characters was overlapped between samples indicating a high degree of similarity and could not be used to distinguish species. The overlapping body size of the weevil reflects the high degree of genetic relationship between the samples. This further confirms that genetic variation affects the morphological character of the Rhynchophorus weevil. Based on the overall results, the factors that influence genetic variation, pronotum pattern, body colour and species of Rhynchophorus spp. in Indonesia could be geographic isolation and dispersal. While, body size could be affected by host type, geographic isolation and dispersal.