i

ABSTRAK

FENOMENA HORMESIS PADA LALAT RUMAH

(Musca domestica Linn ) (DIPTERA : MUSCIDAE) RESISTEN,

PASCA APLIKASI DOSIS SUBLETAL IMIDAKLOPRID DAN

PERMETRIN

Oleh

Sri Yusmalinar

NIM: 30612006

(Program Studi Doktor Biologi)

Lalat rumah, Musca domestica, merupakan salah satu serangga hama permukiman

yang menyebabkan berbagai permasalahan bagi manusia, baik dari aspek estetika,

ekonomi maupun kesehatan. Untuk mengendalikan populasi lalat rumah,

masyarakat cenderung memilih penggunaan insektisida karena dianggap lebih

efektif dan hasilnya terlihat lebih cepat. Namun penggunaan insektisida yang tidak

bijaksana dapat menimbulkan berbagai permasalahan seperti timbulnya resistensi

dan hormesis yang mengarah pada terjadinya resurjensi dan ledakan populasi hama

(pest outbreaks). Pada penggunaan insektisida di lapangan, seringkali

konsentrasinya menurun setelah diaplikasikan. Dalam kondisi ini, sebagian besar

individu serangga dapat menerima insektisida pada dosis subletal. Dosis subletal

dapat memicu respon fisiologis pada serangga yang dikenal dengan hormesis.

Insektisida berbahan aktif permetrin termasuk insektisida yang sudah cukup lama

digunakan di Indonesia sejak tahun 1980-an, sedangkan imidakloprid masih

tergolong baru digunakan yaitu sejak tahun 2011. Penelitian ini ditujukan untuk

memperoleh pemahaman yang lebih baik tentang fenomena hormesis pada strain

lalat rumah resisten yang diseleksi oleh permetrin dan imidaklorid dengan dosis

subletal 10% dan 30% LD50 atau LC50 selama 10 generasi.

Penelitian secara keseluruhan terbagi dalam tiga tahapan, yang dilakukan sejak

April 2014 hingga Februari 2017. Tahapan pertama ditujukan untuk mengetahui

peningkatan resistensi terhadap permetrin dan imidakloprid pada strain lapangan

dan standar rentan (DPIL) hingga 10 generasi. Sampel strain lalat rumah lapangan

berasal dari 6 ibukota provinsi di Pulau Jawa dan strain DPIL sebagai strain standar

rentan yang dikoleksi dari Denmark. Penentuan tingkat resistensi pada semua strain

lalat rumah dilakukan dengan menggunakan metoda topikal untuk insektisida

berbahan aktif permetrin dan metoda umpan untuk insektisida berbahan aktif

imidakloprid. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa pada semua strain yang diuji

telah mengalami peningkatan tingkat resistensi. Lalat strain SRG mempunyai

perkembangan rasio resistensi yang paling tinggi terhadap permetrin pada generasi

ke-10 dibanding strain lain yaitu sebesar 40.620-kali. Sementara itu, lalat strain

BDG mempunyai perkembangan tingkat resistensi yang paling tinggi terhadap

ii

imidakloprid generasi ke-10 dibandingkan dengan strain lainnya, yaitu sebesar

123,6-kali.

Tahapan kedua dilakukan untuk menguji kemampuan fekunditas, fertilitas dan

fitness sebagai parameter biologis kemampuan reproduksi pada strain lalat rumah

resisten. Penelitian ini terdiri dari pengujian hayati (bioassay) dengan metoda

topikal pada permetrin dan metoda pakan pada imidaklorid dengan dosis subletal

(10% dan 30% LD50 atau LC50). Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa lalat

strain DPIL yang resisten (tingkat resistensi paling rendah) mempunyai

peningkatan kemampuan fekunditas dan fertilitas secara berturut-turut sebesar

185,8% dan 102,6 % dibandingkan dengan strain SRG yang memiliki tingkat

resistensi paling tinggi. Demikian pula, pada strain DPIL setelah diberikan

perlakuan dosis subletal insektisida imidakloprid, terdapat peningkatan fekunditas

dan fertilitas sebesar 143,5% dan 65,5% dibandingkan strain SRG. Hasil penelitian

tentang fitness menunjukkan bahwa aplikasi insektisida berbahan aktif permetrin

dan imidakloprid pada dosis subletal mampu meningkatkan parameter fitness

berupa viabilitas (persentase penetasan telur), waktu perkembangan larva,

persentase pembentukan pupa, panjang umur lalat dewasa hingga generasi ke-10.

Peningkatan viabilitas tertinggi ditunjukkan oleh strain SRG dari generasi F1

hingga F10 setelah dilakukan seleksi dengan insektisida permetrin dan imidakloprid

pada dosis subletal secara berturut-turut sebesar 81,66 % dan 67,76%, waktu

perkembangan larva terlama adalah 7,02 dan 7,48 hari, umur lalat rumah dewasa

terpanjang 28,40 hari dan 28,80 hari serta pembentukan pupa tertinggi ditunjukkan

oleh strain DPIL sebesar 77,63% dan 86,50%.

Penelitian tahap ketiga terdiri atas pengukuran kadar hormon juvenil yang

dilakukan dengan menggunakan alat HPLC (high performance liquid

chromatography) dan kadar total protein dengan menggunakan metoda ekstraksi.

Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa perlakuan insektisida dosis subletal

berbahan aktif permetrin pada konsentrasi 10% LC50 pada strain lalat rumah DPIL

dapat meningkatkan kemampuan rata-rata hormon juvenil sebesar 17,44 % dan

42,35%, yang masing-masing dibandingkan dengan perlakuan dosis 30% LC50 dan

kontrol serta dapat meningkatkan kadar rata-rata total protein pada dosis subletal

konsentrasi 10% LC50 sebesar 17,16 % dibandingkan perlakuan dosis 30% LD50

dan sebesar 42,19% jika dibandingkan dengan kontrol. Sementara itu, perlakuan

insektisida berbahan aktif imidakloprid dengan dosis subletal 10% LC50 pada lalat

strain DPIL yang resisten dapat meningkatkan kemampuan rata-rata hormon

juvenil sebesar 17,34% dan 42,18% jika masing-masing dibandingkan dengan

perlakuan dosis 30% LD50 dan kontrol serta dapat meningkatkan kemampuan rata-

rata total protein sebesar 17,20 % dibandingkan perlakuan dosis 30% LD50 dan

sebesar 41,74% jika dibandingkan dengan kontrol.

Penelitian tentang hormesis pada beberapa strain lalat rumah resisten yang diseleksi

permetrin dan imidakloprid selama 10 generasi merupakan penelitian pertama di

dunia. Hasil penelitian memberikan informasi bahwa insektisida permetrin dan

imidakloprid yang diberikan dengan dosis subletal (10% dan 30% LD50 atau LC50)

dapat memicu terjadinya hormesis pada lalat rumah resisten selama 10 generasi.

Kebaruan dari penelitian ini adalah untuk melihat terjadinya fenomena hormesis

iii

pada lalat rumah strain standar rentan dan beberapa strain lapangan yang resisten

setelah mendapat tekanan seleksi imidakloprid dan permetrin dengan dosis subletal

selama 10 generasi.

Kata kunci: Hormesis, dosis subletal, imidakloprid, permetrin, reproduksi, Musca

domestica

iv

ABSTRACT

HORMESIS PHENOMENON IN RESISTANT HOUSEFLY

(Musca domestica Linn) (DIPTERA : MUSCIDAE), AFTER

SUBLETHAL DOSES APPLICATION OF IMIDACLOPRID AND

PERMETHRIN

By

Sri Yusmalinar

NIM : 30612006

(Doctoral Program in School of Life Science and Technology)

Housefly, Musca domestica, is one of urban pests causing various problems in

human life, both from aesthetic, economy and health aspects. The insecticide

application is the most common method to control housefly populations, because it

is considered more effective and faster result. However, unwise insecticide use can

cause various problems, such as resistance and hormesis which leads to the

occurrence of resurgence and pest outbreaks. Insecticide concentration often

decreases after insecticide application in the field. In this condition, most of

individual insect could receive sublethal dose of insecticide. Sublethal dose can

trigger physiological response on insect known as hormesis. Besides, permethrin

has used for a long time in Indonesia, since the 1980s, while imidacloprid is still

newly used since 2011. Thus, this experiment aimed to obtain a better

understanding of the hormesis phenomenon associated with reproductive ability of

resistant housefly strains selected by sublethal doses of permethrin and

imidacloprid (10% and 30% of LD50 or LC50) for 10 generations.

This research was divided into three stages conducted from April 2014 to February

2017. The first step was aimed to know the resistance increase of permethrin and

imidacloprid on field strains and Danish Pest Infestation Laboratory (DPIL) strain

for 10 generations. The strains collected from six cities in Java and DPIL as

standard strain collected from Denmark. The resistance level in all strains was

determined using topical method for permethrin and bait method for imidacloprid.

This result showed that there was resistance level increase in all strains tested. SRG

strain had the highest resistance-ratio development to permethrin compared to

other strains in the tenth generation, at 40,620-fold. Meanwhile, BDG strain had

the highest resistance-ratio development to imidacloprid compared to other strains,

at 123.6-fold in the tenth generation.

The second stage was aimed to test the ability of fecundity, fertility and fitness as

biological parameters of reproductive ability in resistant housefly strain. This study

consisted of bioassay using topical method for permethrin and bait method for

imidacloprid, with a sublethal dose (10% and 30% of LD50 or LC50). The result

showed that DPIL strain (the lowest resistance level) had the increase of fecundity

and fertility, at 185.8% and 102.6% respectively, compared to SRG strain, the

v

highest resistance level. Moreover, after the imidacloprid application of sublethal

dose on DPIL strain, there was fecundity and fertility ability increase, at 143.5%

and 65.5% each, compared to SRG strain. Fitness test result showed that sublethal

doses of permethrin and imidacloprid could increase the fitness parameters

(viability percentage, larval development time, pupa formation percentage, adult

lifetime) for 10 generations. After the sublethal dose selection of permethrin and

imidacloprid, the highest viability increase was showed by SRG strain from F1 to

F10 generations, at 81.66 % and 67.76% respectively, the longest larval

development time was 7.02 and 7.48 days each and the longest adult lifetime was

28.40 and 28.80 days severally and. the highest pupa formation percentage was

shown by DPIL strain, at 77.63% and 86.50% respectively.

The third step consisted of the juvenile hormone level quantification by HPLC (high

performance liquid chromatography) and total protein content by extraction

method. The result showed that there was physiological responses increase (the

change of juvenile hormone and protein total level) in all resistant strains after

sublethal doses application. The sublethal dose application of permethrin (10%

LC50) on DPIL strain (the lowest resistance level) could increase the juvenile

hormone level average compared to 30% LC50 dose and control, at 17.44% and

42.35% respectively. Meanwhile, the sublethal dose application of imidacloprid

(10% LC50) on DPIL strain could increase the juvenile hormone level average,

compared to 30% LC50 dose and control, at 17.34% and 42.18% respectively.

Furthermore, the sublethal dose application of permethrin (10% LC50) on DPIL

strain could increase the protein total, at 17.16% compared to 30% LD50 dose and

42.19% compared to control. This result also showed that the sublethal dose

application of imidacloprid (10% LC50) on DPIL strain could increase the protein

total average, at 17.20% compared to 30% LD50 dose and 41.74% compared to

control.

Hormesis research on some resistant housefly strains selected by permethrin and

imidacloprid for 10 generations was the first research in the world. This result

provides the information that the sublethal doses application of permethrin and

imidacloprid (10% and 30% of LD50 or LC50) could trigger hormesis on resistant

housefly for 10 generations. The novelty of this research is to observe the hormesis

phenomenon on susceptible strain and some field strains which were resistant after

the insecticide selection pressure of sublethal dose of imidacloprid and permethrin

for 10 generations.

Key words: Hormesis, sublethal dose, imidacloprid, permethrin, reproduction,

Musca domestica