PAPAIN PADA TANAMAN PEPAYA (Carica papaya L) MENGGANGGU SISTEM INTEGUMEN SERANGGA

Merujuk pada sistem bercocok tanam di masa lalu, dimana para petani hanya mengandalkan keseimbangan alami dalam mengusahakan sistem pertaniannya. Kekurangan-kekurangan dalam sarana produksi termasuk benih, pupuk dan pestisida tidak menjadi masalah karena mereka mengembalikan semuanya pada proses alami yang berkembang di alam. Hasilnya pun tidak pernah berkurang, bahkan melimpah dan merata di setiap tempat. Konsep pertanian tersebut dikenal dengan Low External Input Agriculture (LEIA). Konsep pertanian modern mengarahkan pada peningkatan produksi dengan penggunaan input tinggi yang dikenal dengan istilah High External Input Technology (HEIT)

yang diawali dengan penemuan varietas unggul yang responsif dengan pupuk tetapi peka terhadap serangan hama dan penyakit sehingga memaksakan penggunaan pestisida sintetik yang berlebihan yang berdampak pada kerusakan lingkungan dan melemahnya keseimbangan alami.

Pestisida merupakan bahan yang telah banyak memberikan manfaat untuk keberlangsungan dunia produksi pertanian. Banyaknya Organisme Pengganggu Tumbuhan (OPT) yang dapat menurunkan hasil panen, dapat diminimalisir dengan pestisida. Sehingga kehilangan hasil akibat OPT tidak terlalu besar. Selain bidang pertanian, pestisida juga memberikan banyak manfaat untuk membantu masalah yang timbul akibat adanya organisme pengganggu di tingkat rumah tangga. Sisi lainnya, penggunaan pestisida secara berlebihan justru mengakibatkan efek negatif bagi lingkungan dan keseimbangan alam. Salah satu penyebab terjadinya dampak negatif pestisida terhadap lingkungan adalah adanya residu pestisida di dalam tanah sehingga dapat meracuni organisme non-target, terbawa sampai ke sumber-sumber air dan meracuni lingkungan sekitar. Residu pestisida pada tanaman dapat terbawa melalui mata rantai makanan, sehingga dapat meracuni konsumen, baik hewan maupun manusia. Petani selama ini tergantung pada penggunaan pestisida kimia untuk mengendalikan hama dan penyakit tanaman. Selain yang harganya mahal, pestisida kimia juga banyak memiliki dampak buruk bagi lingkungan dan kesehatan manusia. Dampak negatif dari penggunaan pestisida kimia adalah resistensi hama, resurjensi, penumpukan residu bahan kimia pada hasil panen, terbunuhnya musuh alami, pencemaran lingkungan oleh residu bahan kimia dan kecelakaan bagi pengguna.

Low External Input Agricultural Sustainability (LEIAS) mengarahkan pada pengelolaan pertanian secara berkelanjutan dengan mengedepankan keseimbangan alam dan kelestarian lingkungan. Isu pelestarian lingkungan kini begitu kuat mempengaruhi berbagai aspek kehidupan, sehingga segala usaha atau tindakan yang berkaitan dengan pembangunan perlu memasukkan unsur pelestarian lingkungan di dalamnya. Berkaitan dengan itu, teknologi pertanian yang banyak menimbulkan efek negatif terhadap keseimbangan ekosistem perlu ditinjau kembali untuk dicarikan jalan keluar atau penggantinya. Pertanian organik, Pengendalian Hama Terpadu (PHT) dan Biopestisida merupakan cara alternatif menuju pertanian berwawasan lingkungan.  Pestisida merupakan bahan pencemar paling potensial dalam budidaya tanaman. Oleh karena itu peranannya perlu digantikan dengan teknologi lain yang berwawasan lingkungan seperti pestisida nabati.

Sistem integumen adalah sistem organ yang membedakan, memisahkan, melindungi, dan menginformasikan hewan terhadap lingkungan sekitarnya. Sistem ini seringkali merupakan bagian sistem organ yang terbesar yang mencakup kulit, rambut, bulu, sisik, kuku, kelenjar keringat dan produknya (keringat atau lendir). Kata ini berasal dari bahasa Latin integumentum yang berarti penutup. Integumen merupakan suatu system yang sangat bervariasi; padanya terdapat sejumlah organ ataupun struktur tertentu dengan fungsi yang bermacam-macam. Sistem integumen dapat dianggap terdiri dari kulit yang sebenarnya dan derivat-derivatnya.

Pestisida nabati adalah ramuan alami pembasmi hama yang bahan-bahan aktifnya berasal dari alam seperti ekstrak tanaman tertentu yang sudah diketahui efek positifnya dalam membasmi hama tertentu. Pestisida nabati mulai diminati oleh petani, mengingat semakin tingginya harga pestisida kimiawi. Selain itu, gerakan go-organic yang terus digaungkan menarik minat petani, praktisi dan akademisi pertanian untuk menemukan berbagai ramuan alami yang efektif mengusir hama.

Pestisida nabati adalah solusi terbaik untuk membasmi hama secara mudah dan murah. Selain karena harganya murah, pestisida alami juga aman bagi keselamatan lingkungan (ekosistem). Ramuan pestisida nabati bisa dibuat sendiri oleh petani dengan teknologi yang sangat sederhana. Sangat memungkinkan untuk dikerjakan secara perorangan, kelompok ataupun dalam skala usaha tertentu. Cukup tingginya dampak negatif dari penggunaan pestisida kimiawi, mendorong berbagai usaha untuk menekuni pemberdayaan atau pemanfaatan pestisida alami sebagai alternatif pengganti pestisida kimiawi. Dalam aplikasi pestisida nabati dapat memanfaatkan musuh alami hama yang dimiliki oleh berbagai bahan alami yang tersedia. Beberapa teknik yang umum digunakan untuk mengolah pestisida nabati diantaranya dengan teknik merendam, mengekstrak dan ataupun merebus bagian tertentu dari tanaman yang memiliki efek mengusir hama.

Salah satunya adalah ekstrak daun pepaya. Dari berbagai aspek ekonomis, kemudahan, serta rendahnya bahaya keracunan dan residu pestisida yang menjadikan daun pepaya sebagai teknologi sederhana alternatif untuk digunakan sebagai pestisida. Tanaman Pepaya (Carica papaya L.), adalah tumbuhan yang berasal dari Meksiko bagian selatan dan bagian utara dari Amerika Selatan dan kini menyebar luas dan banyak ditanam di seluruh daerah tropis untuk diambil buahnya. C. papaya adalah satu-satunya jenis dalam genus Carica. Carica papaya mengandung berbagai macam zat antara lain papayotin, kautsyuk, karpain, karposit dan enzim aktif papain.

Papain terdapat pada seluruh bagian Carica papaya. Hal inilah yang membuat setiap bagian dari tumbuhan pepaya memiliki khasiat. Bahkan, getah pepaya yang terdapat di seluruh bagian tanaman, mulai dari buah, daun, batang, sampai akarnya. Dengan adanya enzim papain pada daun Carica papaya menjadikannya efektif untuk mengendalikan ulat dan hama penghisap. Hal ini dikarenakan enzim papain juga pada getah secara alami membuat Organisme Penggaggu Tanaman (OPT) menjauh.

Daun Pepaya

Populasi tanaman pepaya (Carica papaya) di Indonesia cukup tinggi, pembudidayaan tanaman ini juga sangat mudah karena tidak membutuhkan banyak air untuk hidup. Daun pepaya mengandung zat aktif enzim papain, alkaloid dan glikosid sehingga efektif untuk mengendalikan ulat dan hama penghisap (Maggy T. Suhartono,. “Protease”. ITB Press, Bandung, 1992). 

Papain sebagai Racun Kontak

Papain adalah enzim hidrolase sistem protease yang ada pada getah tanaman papaya, baik di daun, batang maupun buahnya. Getah pepaya mengandung sedikitnya tiga jenis enzim yaitu papain (10%), khimopapain (45%), dan lisozim (20%). 

Racun kontak adalah insektisida yang masuk ke dalam tubuh serangga melalui kulit, celah/lubang alami pada tubuh. Senyawa papain merupakan racun kontak dimana serangga akan mati apabila bersinggungan langsung (kontak) dengan senyawa papain dalam bagian tanaman pepaya. Senyawa papain merupakan racun kontak yang masuk ke dalam tubuh serangga melalui lubang-lubang alami dari tubuh serangga yang bisa memecah protein, lipid dan kitin yang terkandung dalam tubuh serangga. Sebagai senyawa utama sklerotisasi, protein sangat diperlukan dalam proses pembentukan kulit. Sehingga dengan rusaknya protein dalam tubuh serangga, maka akan menghambat proses sklerotisasi pada serangga sehingga serangga akan mengalami penghambatan dalam perkembangan integumennya dimana proses pergantian kulit tidak akan sempurna.

Senyawa papain sebagai racun kontak akan sangat efektif jika bersentuhan (kontak) langsung dengan serangga khususnya pada stadia larva. Ini disebabkan karena, lapisan epikutikula pada stadia larva masih lemah dan lunak sehingga memudahkan senyawa papain untuk melakukan penetrasi untuk memecah protein dalam tubuh serangga.

Struktur  protein dan enzim pada kutikula berpartisipasi dalam proses tanning  yang disebut sklerotisasi. Proses ini  melibatkan hidroksilasi tirosin menjadi dihidroksifenilalanin (DOPA) yang  didekarboksilasi menjadi dopamine dengan perantara dopa-dekarboksilase. Dopamin  kembali diasetilasi membentuk N-asetildopamin. Melalui system fenolase  N-asetildopamin dioksidasi menjadi o-Quinon yang bereaksi dengan kelompok amino  di dalam protein kutikula.

Peranan hormon dalam metamorfosis meliputi proses pengelupasan kulit larva dan pembentukan pupa pada serangga holometabola dan pengelupasan kulit nimfa pada serangga hemimetabola. Hormon yang berperan dalam metamorfosis terdiri dari atas tiga macam yaitu, hormon otak, hormon molting (ekdison), dan hormon juvenil (Spratt, 1971). Hormon otak disebut juga ecdysiotropin, disimpan didalam corpora cardiace, sedangkan hormon molting (Ekdison) dihasilkan oleh kelenjar protoraks, yaitu suatu segmen pada tubuh serangga yang mempunyai pasangan kaki terdepan dari ketiga pasangan kaki terdepan serangga, oleh karena itu maka hormon ini juga dinamakan hormon protoracic gland atau disingkat menjadi PGH, hormon juvenil (JH) dihasilkan oleh corpora allata, yaitu sepasang kelenjar endokrin yang terletak di dekat otak (Spratt, 1971, Saunders, 1980, Balinsky, 1981). Kemungkinan hormon otak mengandung kolesterol yaitu suatu senyawa steroid, atau juga berupa protein yang merupakan rangkaian senyawa polipeptida (Lukman, 1991).

Proses ganti kulit serangga (molting)

Pada proses pertumbuhan serangga kutikula akan berhenti membesar karena  dibatasi oleh berakhirnya pengerasan kutikula yaitu melalui proses sklerotisasi.  Dengan demikian kutikula yang  mengeras tersebut perlu dilepaskan dan digantikan dengan yang baru. Proses  pelepasan kulit ini disebut dengan ekdisis. Proses ganti kulit sebenarnya terdiri dari proses apolisis dan proses ekdisis yang  berakhir dengan terbentuknya instar pasca ekdisis. 

Gambar 1. Proses Pergantian Kulit Serangga

Proses apolisis melibatkan terjadinya pemisahan lapisan epidermis dari  kutikula secara bertahap mulai dari bagian anterior menuju posterior. Proses  ini dimediasi oleh molekul 20-hidroksi ekdison. Proses ini terjadi mulai saat  instar melepaskan kutikula pada stadium pharate. Saat lepas dari  kutikula epidermis mulai melakukan pembelahan mitosis, sehingga permukaan  epidermis menjadi luas yang akan menjadi cetakan kutikula yang lebih  meluas/besar.

Proses ekdisis adalah kejadian pelepasan kutikula  tua (eksuvia) yang sebenarnya dan dimediasi oleh hormon eksklosi. Proses pergantian kulit terdiri dari beberapa tahap sebagai berikut :

1.    Awal apolisis sepanjang anteroposterior secara bertahap.

Proses apolisis ini dimulai segera setelah terjadinya pengerasan kutikula. Pada periode aktif makan setelah terjadinya ekdisis, kerapatan sel menurun, kutikula di atas sel epidermis meregang dan sel epidermis menjadi bentuk squamose (pipih).

2.    Pembelahan mitosis sel-sel epidermis  (terjadi pertambahan sel dan pelipatan permukaan lapisan epidermis).

Pembelahan mitosis mulai terjadi, jumlah sel bertambah dan meningkat tajam serta diikuti dengan bentuk sel menjadi  kolumner. Karena sel bentuknya berubah, mengakibatkan terjadinya tegangan  permukaan epidermis sehingga sel epidermis mulai terpisah dari kutikula. Mitosis epidermal ini mendahului selesainya apolisis. Pemisahan kutikula diatasnya epidermis ini disebut proses apolisis. Ruang apolisis  yang dibentuk antara epidermis dan kutikula  disebut rongga eksuvial atau rongga subkutikuler. 

3.    Sekresi Cairan Molting

Droplet tersebut diduga prekursor enzim moulting yang masih  tidak aktif. Pada beberapa spesies enzim moulting disekresikan ke dalam ruang  eksuvial setelah selesai proses apolisis. Enzim ini ada yang disekresikan dalam  bentuk granule dan pada beberapa Lepidoptera dikeluarkan dalam bentuk gel.  Ruang apolisis berangsur angsur menjadi besar karena adanya akumulasi enzim  atau cairan moulting. Enzim pencerna kutikula ini terdiri dari enzim khitinase,  protease menyerupai tripsin dan aminopeptidase. Enzim ini masih tetap belum  aktif sebelum selesainya pembentukan lapisan luar epikutikula dari kutikula  baru.

4. Formasi epikutikula luar  pharate pada permukaan epidermis yang telah mengalami apolisis dan crenulat,  yang akan menghasilkan patokan pola permukaan kutikula pharate.

5.    Sekresi epikutikula saat serangga dalam  keadaan pharate.

6.    Aktivasi enzim cairan molting, terjadi  proses lisis endokutikula dan terjadi penyerapan (resorpsi) endokutikula lama.

Aktivasi enzim dihubungkan dengan  terjadinya transport potassium ke dalam ruang eksuvial disertai dengan aliran  air. Cairan ini disebut cairan moulting dan mengandung komposisi ion sebagai  buffer enzim yang mengatur pH selama pencernaan kutikula. Enzim tersebut akan  mencerna seluruh lapisan kutikula yang tidak tersklerotisasi tetapi tidak ada  pengaruhnya terhadap otot-otot atau syaraf yang berhubungan dengan kutikula  lama. Produk kutikula yang tercerna ini diabsorbsi melalui mulut atau anus dan  mungkin juga secara langsung melalui integumen itu sendiri.

7.    Deposisi calon eksokutikula  pharate

Deposisi kutikula baru berangsur-angsur bertambah seiring dengan pencernaan dan penyerapan kembali kutikula lama. Keadaan ini dapat mengkonservasi 90% kutikula lama.

8.    Ekdisis

Saat cairan  molting dan  hasil cernaannya diresorbsi, kutikula lama makin menipis dan lama kelamaan  habis dan meninggalkan epikutikula dan eksokutikula lama yang terpisah dari  prokutikula baru. Rongga apolisis jelas terpisah dan serangga mulai melakukan  aktivitas ekdisis. Ekdisi diawali dengan pecahnya garis ekdisis yang dapat  dilakukan dengan berbagai cara. Pada Schistocerca atau serangga lainnya,  terjadi peningkatan volume darah. Persiapan ekdisis diawali dengan menelan udara  atau air, kemudian ditelan ke dalam usus sehingga tekanan hemolimf meningkat.  Darah dipompa ke bagian toraks atau kepala dan memecahkan bagian integumen yang  tipis atau lemah. Ekdisis biasanya dimulai dari kepala atau toraks dahulu  kemudian diikuti oleh abdomen dan embelannya.

9.    Ekspansi kutikula baru

Setelah selesai ekdisis, instar baru akan mengawali aktivitas  makan dan mulai mengawali siklus apolisis dikuti ekdisis. Kutikula baru yang  masih lentur akan mengembang sejalan dengan pertumbuhan dan perbesaran  tubuhnya. Ekspansi kutikula akan diikuti proses tanning dan akan terhenti  hingga kutikula mengeras dan segera akan melakukan moulting berikutnya.

10. Permulaan tanning 

Enzim fenol oksidase terlibat dalam proses tanning kutikula.  Enzim ini pada awalnya berada di dalam hemolimf dalam bentuk proenzim tidak  aktif, kemudian diaktivasi oleh enzim yang berasal dari ekstrak kutikula. Ada tiga  jenis enzim profenol oksidase. Dua enzim yang  mengoksidasi L-dopa yaitu dopa oksidase dan satu enzim yang mengoksidasi dihidroksifenilalanin  (dopa) maupun tirosin (tirosin adalah substrat awal dalam tanifikasi). Struktur  protein dan enzim pada kutikula berpartisipasi dalam proses tanning  yang disebut sklerotisasi. Proses ini  melibatkan hidroksilasi tirosin menjadi dihidroksifenilalanin (DOPA) yang  didekarboksilasi menjadi dopamine dengan perantara dopa-dekarboksilase. Dopamin  kembali diasetilasi membentuk N-asetildopamin. Melalui system fenolase  N-asetildopamin dioksidasi menjadi o-Quinon yang bereaksi dengan kelompok amino  di dalam protein kutikula.

11. Sekresi endokutikula

12. Sekresi lilin

13. Lanjutan deposisi dan  tanifikasi endokutikula

14. Formasi membran apolisis untuk  molting berikutnya.

DAFTAR PUSTAKA

Al-Qodar, F. 2008. Pengaruh Air Perasan Daun Pepaya (Carica papaya L.) Terhadap Hama Tanaman Bayam Cabut (Amaranthus tricolor). https://www.scribd.com/doc/40658178/Pestisida-Nabati-dari-Perasan-Daun-Pepaya. diakses pada 22 September 2014.

Lukman, 2009. Peran Hormon Dalam Metamorfosis Serangga. http://www.online-journal.unja.ac.id/index.php/biospecies/article/view/692. Diakses pada 01 Oktober 2014.

Prijono, D. 2007. Modul Praktikum Toksikologi Insektisida Pengujian Toksisitas Insektisida. Departemen Proteksi Tanaman. IPB. Bogor. https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&cad=rja&uact=8&ved=0CCYQFjAB&url=https%3A%2F%2Fikma10fkmua.files.wordpress.com%2F2013%2F05%2F5b-isi-proposal-daun-pepaya.docx&ei=WvZOVNXbF9Dk8AX3xoCwDQ&usg=AFQjCNEIUQScyAGR4cYQVjc0jB5fcg0R6A&sig2=ZGx_nvzz4lHWl7asuQ1gUg&bvm=bv.77880786,d.dGc. Diakses pada 22 September 2014.

Syamsuddin, 2008. Mengenal hormon ganti kulit pada serangga (ecdysone hormone). http://www.pertaniansehat.or.id/cetak.php?id=91. Diakses pada tanggal 22 Oktober 2014.