Analisis Morfometrik Geometrik Sayap dan Molekuler Gen COII Spodoptera exigua Populasi Dataran Rendah dan Dataran Tinggi di Jawa

Abstract

Spodoptera exigua Hübner (Lepidoptera: Noctuidae) merupakan spesies asli dari Asia Tenggara dan saat ini tersebar luas di berbagai negara yaitu Cina, Jepang, Amerika Serikat, dan Inggris. Persebaran S. exigua yang luas tersebut didukung oleh sifat polifag larva serangga ini yang makan berbagai macam tanaman inang yaitu kacang, asparagus, kembang kol, brokoli, jagung, dan bawang. Di Indonesia khususnya di Jawa, serangga ini merupakan serangga penting bagi pertanian karena larva S. exigua makan daun bawang merah (Amaryllidaceae: Allium cepa) di lokasi dataran rendah dan di lokasi dataran tinggi makan daun bawang daun (Amaryllidaceae: A. fistulosum) yang menyebabkan kehilangan hasil pertanian sampai 100%. Keberadaan S. exigua pada tanaman bawang ditandai dengan adanya bercak putih pada permukaan daun. Penelitian sebelumnya yang dilakukan menggunakan analisis morfometrik tradisional pada panjang sayap S. exigua untuk satu individu masing-masing di dataran rendah (Cirebon) dan dataran tinggi (Bandung) menunjukkan bahwa ukuran sayap di dataran tinggi lebih panjang daripada di dataran rendah. Selain itu, hasil analisis satu runutan nukleotida gen COI S. exigua pada lokasi dataran rendah (Cirebon dan Brebes) dan dataran tinggi (Cipanas dan Bandung) menunjukkan tidak adanya variasi nukleotida. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan mengeksplorasi lebih lanjut untuk membedakan ngengat S. exigua populasi dataran rendah dan dataran tinggi di Jawa menggunakan (1) penanda landmark pada venasi sayap S. exigua menggunakan teknik morfometrik geometrik dan (2) penanda molekuler pada variasi nukleotida gen COII. Ngengat S. exigua dikoleksi dari empat lokasi yaitu: dua lokasi dataran rendah (Cirebon dan Brebes) dan dua lokasi dataran tinggi (Cipanas dan Bandung) dengan menggunakan perangkap berferomon analog spesifik untuk S. exigua. Analisis morfometrik geometrik S. exigua menggunakan sayap kiri depan dari 30 individu untuk tiap lokasi. Sebanyak 15 landmark venasi sayap S. frugiperda digunakan sebagai standar untuk analisis morfometrik geometrik S. exigua menggunakan bentuk dan ukuran sayap. Bentuk sayap direpresentasikan sebagai relative warp (RW) dan ukuran sayap sebagai centroid size (CS). Selain itu, dilakukan analisis tiap landmark S. exigua pada lokasi dataran rendah dan dataran tinggi serta visualisasi variasi landmark yang direpresentasikan dengan deformation grid. Analisis bending energies, procrustes distance, dan angles dari tiap landmark S. exigua dilakukan pada setiap lokasi. Analisis molekuler dilakukan melalui runutan nukleotida gen COII tiga individu tiap lokasi. Analisis gen COII ngengat ini meliputi analisis variasi pada tiap runutan nukleotida, penentuan haplotipe, nilai jarak genetik, dan rekonstruksi pohon filogenetik. Hasil runutan nukleotida gen COII S. exigua didaftar ke DDBJ (DNA Data Bank of Japan) dan mendapat nomor aksesi DDBJ LC274959. Hasil analisis morfometrik geometrik berdasarkan CS ukuran sayap depan berbeda nyata (p<0.005) sehingga dapat membedakan S. exigua pada populasi dataran rendah dan dataran tinggi. Namun, hasil analisis pada bentuk sayap yang direpresentasikan dengan RW1 dan RW2 yang menunjukkan bahwa adanya pengelompokkan S. exigua populasi dataran rendah dan dataran tinggi. Dengan demikian, bentuk sayap depan S. exigua di kedua ketinggian lokasi tidak berbeda nyata. Hasil alignment 15 landmark (lm) dari 120 individu S. exigua menunjukkan terdapat 5 landmark yang memiliki variasi yang tinggi yaitu lm 1, 3, 5, 12, dan 13. Variasi ke lima landmark S. exigua tersebut secara konsisten dapat ditemukan pada lokasi dataran rendah maupun dataran tinggi. Hasil visualisasi deformation grid S. exigua menunjukkan pola pelekukan landmark yang bervariasi pada masing-masing lokasi. Deformation grid dari S. exigua pada intra lokasi dataran rendah (Cirebon dan Brebes) menunjukkan pola pelekukan yang bervariasi pada landmark 3, 5, dan 12. Pola pelekukan landmark yang sama pada dataran rendah ditunjukkan oleh lm 1 dan 13 ke arah lateral kanan. Deformation grid dari S. exigua pada intra lokasi dataran tinggi (Cipanas dan Bandung) menunjukkan pola pelekukan yang bervariasi pada lm 3. Pola pelekukan landmark S. exigua yang sama ditunjukkan oleh lm 1, 5, 13 ke arah lateral kiri dan lm 12 ke arah lateral kanan. Berdasarkan hasil pola pelekukan variasi landmark tersebut menunjukkan bahwa S. exigua pada dataran tinggi mempunyai landmark yang lebih conserve dibandingkan dataran rendah. Hasil penggabungan deformation grid S. exigua lokasi dataran rendah menunjukkan penyempitan landmark ke arah lateral kanan sedangkan dataran tinggi menunjukkan penyempitan ke arah lateral kiri. Hasil perhitungan bending energies, procrustes distance, dan angles dari tiap landmark menunjukkan bahwa S. exigua asal Cipanas mempunyai nilai terbesar untuk dapat berubah menjadi bentuk rataan dari seluruh spesies. Hasil alignment runutan nukleotida gen COII S. exigua menunjukkan bahwa tidak ada variasi nukleotida antara populasi dataran rendah dan dataran tinggi di Jawa, sehingga tidak ada jarak genetik yang ditemukan pada populasi tersebut. Pada GenBank telah dipublikasi data gen COII S. exigua asal Amerika Serikat dengan tiga haplotipe yaitu haplotipe 1, 2, 3 dan Cina. Nilai jarak genetik gen COII S. exigua antara lokasi Jawa, Amerika Serikat, dan Cina adalah berkisar dari 0-1.7% dengan rata-rata 0.4%. Hasil alignment runutan nukleotida gen COII dari Jawa, Amerika Serikat dan Cina menunjukkan adanya haplotipe baru yaitu haplotipe 4 (Cina) dan haplotipe 5 (Jawa). Pohon filogenetik dari runutan nukleotida gen COII S. exigua dari haplotipe 1-5 menunjukkan bahwa terdapat tiga kelompok. Kelompok pertama adalah S. exigua berasal dari Jawa. Kelompok kedua adalah haplotipe S. exigua yang berasal dari Amerika Serikat dan ketiga adalah haplotipe S. exigua dari Cina. Analisis morfometrik geometrik berdasarkan ukuran sayap telah berhasil membedakan S. exigua populasi dataran rendah dan dataran tinggi di Jawa. Namun, pada analisis bentuk sayap dan molekuler gen COII menunjukkan tidak adanya perbedaan antara S. exigua dataran rendah dan dataran tinggi. Oleh karena itu, hasil dari penelitian ini dapat menyimpulkan bahwa S. exigua populasi dataran rendah dan dataran tinggi merupakan spesies yang sama.