| dc.description.abstract | Ulat grayak jagung (Spodoptera frugiperda) merupakan hama invasif utama pada tanaman jagung di Indonesia yang memerlukan pengembangan strategi pengendalian hama terpadu secara efektif. Agens pengendalian hayati, termasuk bakteri Bacillus thuringiensis (Bt), cendawan entomopatogen Metarhizium anisopliae, dan parasitoid larva Microplitis manilae, merupakan solusi pengendalian yang ramah dan berkelanjutan. Namun, aplikasi beberapa agens pengendalian hayati secara bersamaan dapat memicu interaksi negatif, sehingga berpotensi menurunkan efektivitas parasitoid. Penelitian ini bertujuan mengevaluasi pengaruh setengah konsentrasi rekomendasi di lapangan pada B. thuringiensis dan M. anisopliae terhadap tingkat mortalitas S. frugiperda, serta mengevaluasi efektivitas dan perkembangan M. manilae yang dipelihara pada S. frugiperda yang terinfeksi entomopatogen.
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Biosistematika Serangga, Institut Pertanian Bogor, Indonesia. Dua formulasi biopestisida komersial digunakan dalam penelitian ini, yaitu Bacillus thuringiensis subsp. aizawai strain GC-91 (Turex WP, bahan aktif 3,8%, PT Multi Sarana Indotani, Jawa Timur, Indonesia) dan Metarhizium anisopliae (GMN Metarhizium WP, 1,23 × 105 CFU/g, CV Trubus Prima, Jawa Tengah, Indonesia) dengan konsentrasi masing-masing sebesar 1,0 g/l dan 2,5 g/l. Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Kelompok (RAK) dengan lima kombinasi perlakuan: (i) parasitisasi tunggal (P0), (ii) aplikasi Bt diikuti dengan parasitisasi (P1), (iii) parasitisasi diikuti dengan aplikasi Bt (P2), (iv) aplikasi M. anisopliae diikuti dengan parasitisasi (P3), dan (v) parasitisasi diikuti dengan aplikasi M. anisopliae (P4). Setiap perlakuan diulang sebanyak lima kali, dengan setiap unit percobaan terdiri atas 20 larva S. frugiperda instar kedua. Variabel tingkat mortalitas, tingkat parasitisasi, tingkat keberhasilan larva menjadi pupa, tingkat eklosi, tingkat keberhasilan larva menjadi imago, dan proporsi imago betina dianalisis menggunakan Generalized Linear Mixed Models (GLMM). Variabel kontinu (periode perkembangan telur dan larva, periode perkembangan pupa, total siklus perkembangan, dan lama hidup imago yang dikelompokkan berdasarkan jenis kelamin) dianalisis menggunakan Linear Mixed Models (LMM).
Analisis GLMM menunjukkan bahwa B. thuringiensis dan M. anisopliae yang diaplikasikan pada konsentrasi rendah menghasilkan tingkat mortalitas larva S. frugiperda yang secara statistik tidak berbeda nyata dengan perlakuan kontrol parasitisasi tunggal (P0; p > 0,05), dengan kisaran mortalitas antara 69% hingga 79% di seluruh perlakuan. Paparan biopestisida secara signifikan menekan tingkat parasitisasi oleh M. manilae. Tingkat parasitisasi tertinggi tercatat pada P0 (64,10 ± 5,04%), sedangkan tingkat parasitisasi terendah terjadi pada P1 (45,00 ± 5,25%). Berdasarkan standar toksisitas International Organization for Biological Control (IOBC), perlakuan P1 (penurunan relatif sebesar 29,80%) dan P3 (penurunan relatif sebesar 22,00%) berada di bawah ambang batas penurunan 30%, sehingga kedua biopestisida tersebut diklasifikasikan ke dalam Kelas 1 (Tidak Berbahaya) terhadap parasitoid M. manilae. Namun, terdapat efek negatif perkembangan subletal yang signifikan terdeteksi di seluruh perlakuan. Aplikasi biopestisida tidak memberikan pengaruh yang nyata secara statistik terhadap tingkat eklosi imago atau kelangsungan hidup total dari fase larva hingga imago (p > 0,05), dengan pola kelangsungan hidup yang tidak berbeda nyata pada semua kombinasi perlakuan.
Analisis LMM menunjukkan bahwa paparan agens entomopatogen secara signifikan memperpanjang periode perkembangan pradewasa M. manilae. Perlakuan P3 (M. anisopliae diikuti dengan parasitisasi) menghasilkan durasi yang lebih lama pada perkembangan telur dan larva yang secara signifikan menjadi 9,24 ± 0,26 hari dibandingkan dengan 8,15 ± 0,19 hari pada kontrol (P0), dan perkembangan pupa diperpanjang menjadi 6,18 ± 0,12 hari dibandingkan dengan P0 sebesar 5,76 ± 0,10 hari. Tingkat eklosi imago M. manilae tidak berbeda nyata di seluruh perlakuan (p > 0,05) dengan kisaran antara 70,21% hingga 83,37%. Hal ini menunjukkan bahwa meskipun paparan entomopatogen menunda perkembangan M. manilae, hal tersebut tidak mengganggu kemampuan parasitoid untuk mencapai fase imago.
Paparan entomopatogen menyebabkan penurunan signifikan pada lama hidup imago betina M. manilae, yang mengindikasikan adanya dampak negatif yang nyata. Lama hidup betina terpendek ditemukan pada P2 (parasitisasi diikuti dengan B. thuringiensis) yaitu sebesar 21,46 ± 1,46 hari dibandingkan dengan kontrol (P0: 26,84 ± 1,46 hari). Lama hidup imago jantan tetap relatif stabil di seluruh perlakuan, tanpa adanya perbedaan signifikan berkisar antara 24,38 - 26,50 hari (p > 0,05), menunjukkan resistensi fisiologis yang lebih besar terhadap paparan entomopatogen daripada yang diamati pada imago betina. Paparan entomopatogen memicu pergeseran demografi yang signifikan ke arah rasio kelamin yang didominasi jantan (male-biased) pada kombinasi perlakuan. Pada P3 (M. anisopliae diikuti dengan parasitisasi), proporsi betina menurun drastis menjadi 0,30 ± 0,08, yang menunjukkan penyimpangan signifikan dari kontrol yang didominasi betina (P0: 0,68 ± 0,07). Pergeseran demografi dan penurunan lama hidup betina, menunjukkan adanya akumulasi penurunan kebugaran biologis (fitness) yang berkaitan dengan interaksi entomopatogen-parasitoid.
Meskipun B. thuringiensis dan M. anisopliae yang diaplikasikan pada setengah konsentrasi rekomendasi lapangan menunjukkan klasifikasi Kelas 1 IOBC (tidak berbahaya) berdasarkan tingkat parasitisasi dan lama hidup imago, efek subletal yang timbul bersifat spesifik terhadap jenis agens dan waktu aplikasi. Aplikasi M. anisopliae pra-parasitisasi (P3) memperpanjang perkembangan pradewasa parasitoid dan memicu rasio kelamin yang didominasi jantan, sedangkan B. thuringiensis pasca-parasitisasi (P2) menurunkan lama hidup betina. Temuan ini menunjukkan bahwa penentuan waktu aplikasi pasca-parasitisasi dapat meningkatkan kompatibilitas antara entomopatogen dan M. manilae. Namun, validasi semi-lapangan pada konsentrasi penuh sesuai rekomendasi lapangan sangat diperlukan untuk menilai ambang batas toleransi serta mengevaluasi efeknya terhadap perilaku pencarian inang dan kapasitas reproduksi parasitoid dalam pengendalian S. frugiperda. | |
| dc.description.abstract | The fall armyworm (Spodoptera frugiperda) represents a major invasive pest of maize in Indonesia, necessitating the development of effective integrated pest management strategies. Biological control agents, including the bacterium Bacillus thuringiensis (Bt), the entomopathogenic fungus Metarhizium anisopliae, and the larval parasitoid Microplitis manilae, offer eco-friendly and sustainable management solutions. However, the simultaneous application of multiple biological control agents may trigger negative interactions among natural enemies, potentially reducing parasitoid effectiveness. This study aimed to evaluate the effects of half field-recommended concentrations of B. thuringiensis and M. anisopliae on S. frugiperda mortality rates, and evaluated the effectiveness and development of M. manilae reared on entomopathogen-infected S. frugiperda.
The study was conducted at the Insect Biosystematics Laboratory, Institut Pertanian Bogor, Indonesia. Two commercial biopesticide formulations were used in this study Bacillus thuringiensis subsp. aizawai strain GC-91 (Turex WP, 3.8% active ingredient; PT Multi Sarana Indotani, East Java, Indonesia) and Metarhizium anisopliae (GMN Metarhizium WP, 1.23 × 105 CFU/g; CV Trubus Prima, Central Java, Indonesia). Working suspensions were prepared at concentrations of 1.0 g/l and 2.5 g/l, respectively. A randomized block design was employed with five treatment combinations: (i) single parasitization (P0), (ii) Bt application followed by parasitization (P1), (iii) parasitization followed by Bt application (P2), (iv) M. anisopliae application followed by parasitization (P3), and (v) parasitization followed by M. anisopliae application (P4). Each treatment was replicated five times, with each replicate consisting of 20 second-instar S. frugiperda larvae. Categorical response variables (mortality, parasitization, pupation, eclosion rates, adult emergence, and sex ratios) were analyzed using Generalized Linear Mixed Models (GLMM). Continuous variables (egg-larval development period, pupal development period, total developmental cycle, and adult longevity stratified by sex) were analyzed using Linear Mixed Models (LMM).
GLMM analysis revealed that B. thuringiensis and M. anisopliae applied at reduced concentrations produced S. frugiperda larval mortality rates statistically equivalent to those observed in the single parasitization control treatment (P0; p > 0.05), with mortality ranging from 69% to 79% across all treatments. Biopesticide exposure significantly suppressed parasitization rates by M. manilae. The highest parasitization rate was recorded in P0 (64.10 ± 5.04%), whereas the lowest occurred in P1 (45.00 ± 5.25%). According to International Organization for Biological Control (IOBC) toxicity standards, treatments P1 (29.80% relative reduction) and P3 (22.00% relative reduction) fell below the 30% reduction threshold, thereby classifying both biopesticides as Class 1 (Harmless) to M. manilae. However, despite this favorable classification, significant sublethal developmental effects were detected across treatments. Biopesticide application exerted no statistically significant effect on adult emergence rates or total survival from the larval to adult stages (p > 0.05), with survival patterns comparable across all treatment combinations.
LMM analysis revealed that exposure to entomopathogenic agents significantly extended the pre-adult developmental period of M. manilae. Treatment P3 (M. anisopliae followed by parasitization) produced the most pronounced delay, with egg-larval development significantly prolonged to 9.24 ± 0.26 days compared to 8.15 ± 0.19 days in the control (P0), and pupal development extended to 6.18 ± 0.12 days relative to 5.76 ± 0.10 days in P0. Eclosion rates of M. manilae did not differ significantly across treatments (p > 0.05), ranging from 70.21% to 83.37%. This suggests that while entomopathogenic exposure delayed development, it did not substantially compromise the capacity of parasitoids to reach the adult stage.
Entomopathogenic exposure resulted in significant reductions in female M. manilae longevity, indicating pronounced sublethal costs. Female longevity was shortest in P2 (parasitization followed by B. thuringiensis) at 21.46 ± 1.46 days, compared to the control (P0: 26.84 ± 1.46 days). In contrast, male longevity remained relatively stable across treatments, with no significant differences detected ranging between 24.38 and 26.50 days ((p > 0.05), indicating greater physiological resistance to entomopathogenic exposure than observed in females. Entomopathogenic exposure induced a significant demographic shift toward male-biased sex ratios in treatment combinations. In P3 (M. anisopliae followed by parasitization), the female proportion declined substantially to 0.30 ± 0.08 (30.0%), representing a significant departure from the female-biased control (P0: 0.68 ± 0.07, or 68.0%; p < 0.001). This demographic shift, coupled with reduced female longevity, suggests cumulative fitness costs associated with entomopathogens-parasitoid interactions.
Although B. thuringiensis and M. anisopliae applied at half field-recommended concentrations demonstrated IOBC Class 1 (harmless) classification based on parasitization rates and adult longevity, sublethal effects were agent- and timing-specific: pre-parasitization application of M. anisopliae (P3) extended parasitoid development and induced male-biased sex ratios, while post-parasitization B. thuringiensis (P2) reduced female longevity. These findings suggest that post-parasitization application timing may enhance compatibility between entomopathogens and M. manilae. However, semi-field validation at full field-recommended concentrations is necessary to assess tolerance thresholds and evaluate effects on parasitoid host-seeking behavior and reproductive capacity in S. frugiperda control. | |
