PENDAHULUAN

Lalat rumah (Musca domestica L.) adalah spesies lalat hama kosmopolitan dan sinantropik yang umumnya terkait dengan fasilitas hewan terbatas dan penyimpanan limbah perkotaan (Geden et al. 2021). Lalat rumah merupakan hama yang cukup mengganggu dan telah terlibat dalam penularan mekanis lebih dari 200 patogen (Nayduch dan Burrus 2017, Geden et al. 2021). Kegagalan dalam mengendalikan lalat ini telah mengakibatkan tuntutan hukum terhadap produsen hewan (Wall Street Journal 2018). Salah satu metode paling umum untuk pengendalian lalat rumah dewasa adalah penggunaan insektisida yang diformulasikan ke dalam umpan insektisidal. Umpan lalat insektisidal mudah digunakan, biaya rendah, dan memiliki risiko efek di luar target yang rendah (Keiding 1975, Chapman et al. 1998, Darbro dan Mullens 2004). Umpan-umpan ini diproduksi untuk mengandung zat beracun dan fagostimulan (misalnya, sukrosa) untuk merangsang makan lalat. Umpan ditempatkan di stasiun umpan atau tersebar di tanah di area dengan aktivitas lalat yang tinggi (Darbro dan Mullens 2004). Namun, penggunaan berlebihan dan kurangnya rotasi produk insektisida telah menyebabkan resistensi umpan insektisidal di antara berbagai kelas kimia insektisida (Georghiou 1972, Darbro dan Mullens 2004, Kaufman et al. 2006, Zhu et al. 2016).

Ketahanan lalat rumah terhadap imidakloprid, insektisida neonicotinoid yang paling banyak digunakan untuk pengendalian lalat, telah berkembang dalam populasi lapangan melalui mekanisme fisiologis dan perilaku (Kaufman et al. 2006, Gerry dan Zhang 2009, Hubbard dan Gerry 2020). Ketahanan fisiologis terhadap insektisida pada lalat rumah terkait dengan perubahan fisiologis yang terkarakterisasi dengan baik dalam populasi lalat, termasuk perubahan struktur situs target insektisida (insensitivitas situs target) atau peningkatan produksi enzim metabolisasi racun (Rinkevich et al. 2006, Ma et al. 2019) akibat aktivitas metabolisme beberapa kelas enzim. Ketahanan fisiologis terhadap imidakloprid diduga disebabkan oleh peningkatan ekspresi gen glutathione S-transferase mikrosom dan gen trans-regulator yang tidak diketahui pada kromosom 4, yang mengakibatkan peningkatan ekspresi gen yang mirip dengan galaktosiltransferase (Reid et al. 2019). Sebaliknya, ketahanan perilaku ditandai dengan perubahan perilaku organisme untuk menghindari zat beracun, yang dapat dikategorikan sebagai respons independen stimulus atau respons tergantung stimulus (Georghiou 1972, Fouet et al. 2018).

Ketahanan perilaku tergantung stimulus terhadap imidakloprid terdokumentasi pada populasi lapangan lalat rumah dari peternakan susu di selatan California, meskipun ketahanan tersebut tidak merata di antara individu dalam populasi (Gerry dan Zhang 2009, Murillo et al. 2014, Hubbard dan Gerry 2020). Hubbard dan Gerry (2020) secara selektif membiakkan lalat yang dikumpulkan dari lapangan untuk ketahanan perilaku terhadap imidakloprid tanpa meningkatkan profil ketahanan fisiologis lalat yang terpilih, dan analisis perilaku, genetik, dan genomik dilakukan untuk memeriksa mekanisme yang menyebabkan ketahanan perilaku (Hubbard dan Gerry 2020, 2021). Dalam penelitian sebelumnya, ketahanan perilaku lalat rumah terhadap insektisida imidakloprid dipilih dan dievaluasi menggunakan uji pilihan di mana lalat diberikan sukrosa dengan atau tanpa konsentrasi tinggi imidakloprid (4.000 µg/g; 3x LC95) untuk memastikan bahwa lalat yang selamat tidak makan sukrosa yang diobati dengan imidakloprid (Hubbard dan Gerry 2020).

Dalam studi ini, kami menentukan konsentrasi imidakloprid yang akan menghalangi makan oleh lalat rumah yang tahan secara perilaku dan menentukan apakah lalat yang tahan secara perilaku menunjukkan preferensi makan di antara perlakuan sukrosa yang diformulasikan dengan konsentrasi imidakloprid yang berbeda.

METODE

Referensi Koloni Lalat

Dua galur lalat rumah digunakan dalam penelitian ini: galur lalat rumah yang rentan secara perilaku terhadap imidakloprid (WT) (dikumpulkan dari sebuah peternakan susu di Selatan California pada tahun 2015), dan sebuah galur yang sebelumnya dipilih untuk ketahanan perilaku terhadap imidakloprid selama lebih dari 10 generasi seleksi (BRS - 1) (Hubbard dan Gerry 2020). Galur lalat dipelihara di ruang insektarium pada suhu 27°C, kelembaban relatif 35%, dan fotoperiode 14:10 (L:D) jam sesuai dengan praktik standar (Zahn dan Gerry 2018).

Pemberian Makan Imidaloprid yang Bergantung pada Konsentrasi

Untuk menentukan apakah lalat rumah yang tahan secara perilaku bersedia makan pada berbagai konsentrasi imidakloprid, uji preferensi makan dilakukan dengan jenis lalat WT dan BRS - 1 (Wisotsky et al. 2011, Bantel dan Tessier 2016). Lalat rumah betina dewasa berumur tiga hingga lima hari dibintangi selama semalam selama 14 jam, diurutkan dalam kelompok-kelompok berjumlah 25 pada lemari pendingin elektronik (Katalog #1431, BioQuip Products Inc., Compton, CA) dan ditempatkan ke dalam ruang uji (kontainer deli polipropilena terbalik berukuran 947 ml dengan tutup plastik yang dapat dilepas dan bagian bawah yang dimodifikasi dengan menambahkan layar fiberglass) (Hubbard dan Gerry 2020). Setiap ruang uji dilengkapi dengan air dan dua cangkir soufflé berukuran 37 ml, satu berisi 1g sukrosa yang telah diobati dengan konsentrasi imidakloprid yang ditentukan dalam aseton (5, 10, 25, 100, 125, 500, 1 000, 2 000, 4 000 µg/g) (Sigma-Aldrich Chemical Co., St. Louis, Mo) dan yang lain berisi 1g sukrosa yang diobati dengan aseton saja (kontrol) (Hubbard dan Gerry 2020).

Untuk semua perlakuan, aseton dibiarkan menguap dari sukrosa dengan ditempatkan di dalam kap mesin penghisap selama 14-20 jam sebelum setiap percobaan. Setiap perlakuan sukrosa dalam sebuah ruang uji diberi warna biru atau merah menggunakan larutan pewarna makanan grade (McCormick & Co., Inc., Hunt Valley, MD), dengan warna yang diputar antara sukrosa yang diobati dan yang tidak diobati. Lalat yang ditempatkan ke dalam setiap ruang uji diperbolehkan makan selama 24 jam dalam kondisi gelap di dalam laboratorium, sebelum dibekukan dan diurutkan berdasarkan warna perut; merah, biru, ungu (makan pada kedua perlakuan), atau kosong (tidak makan) (Gambar 1A). Jika warna perut lalat diragukan, diseksi perut dilakukan untuk mengekstraksi saluran pencernaan dan memastikan preferensi makan.

Dua ruang uji dihubungkan dan dijalankan secara bersamaan untuk setiap konsentrasi imidakloprid (total 20 ruang uji eksperimental per percobaan ulang) dengan warna makanan ditetapkan pada cangkir makanan perlakuan atau kontrol yang bergantian di antara dua ruang uji eksperimental yang dihubungkan untuk memperhitungkan kemungkinan efek warna. Selain itu, dua ruang uji kontrol disiapkan per percobaan ulang di mana 25 lalat betina diberi air, dan dua cangkir soufflé berukuran 37 ml dengan 1g sukrosa yang hanya diobati dengan aseton (satu diberi warna biru dan yang lainnya merah). Rumus indeks preferensi :

Preferensi Imidakloprid yang Bergantung Konsentrasi

Untuk menentukan apakah lalat yang tahan secara perilaku menunjukkan preferensi untuk makan pada sukrosa yang mengandung imidakloprid pada konsentrasi yang lebih rendah dibandingkan dengan sukrosa dengan imidakloprid pada konsentrasi yang lebih tinggi, uji preferensi makan dilakukan dengan kedua jenis lalat WT dan BRS - 1 seperti yang dijelaskan di atas (Bantel dan Tessier 2016), tetapi dengan modifikasi berikut: setiap ruang eksperimental (seperti yang dijelaskan di atas) dilengkapi dengan air dan dua cangkir soufflé berukuran 37 ml, satu berisi 1 g sukrosa dengan konsentrasi imidakloprid yang ditentukan (5, 10, 25, 100, 500, 1.000, 2.000 µg/g) dan yang lain berisi 1 g sukrosa dengan 4.000 µg/g imidakloprid (Gambar 1B).

4.000 µg/g imidakloprid dipilih sebagai konsentrasi tinggi imidakloprid karena dalam studi sebelumnya, ketahanan perilaku lalat rumah terhadap insektisida imidakloprid dipilih dan dievaluasi menggunakan konsentrasi ini (Hubbard dan Gerry 2020, 2021).

HASIL

Pemberian Makan Imidaloprid yang Bergantung pada Konsentrasi

Tidak ditemukan perbedaan yang signifikan antara perlakuan berpasangan dengan pewarna makanan yang berbeda (semua t < 2,5; df = 4; P > 0,0673), sehingga pengulangan digabungkan dalam koloni lalat dan konsentrasi.

Lalat WT lebih memilih untuk makan pada sukrosa yang diobati dengan imidakloprid daripada sukrosa yang tidak diobati pada konsentrasi 5 µg/g (t = 4,606; df = 9; P = 0,0013) dan 125 µg/g (t = 2,678; df = 9; P = 0,0253) imidakloprid dan tidak menunjukkan preferensi yang signifikan untuk salah satu sukrosa yang diobati dengan atau tanpa imidakloprid pada konsentrasi lain yang diuji (semua t ≤ 2,182; df = 9; P > 0,0570) (Gambar 2A). Lalat WT makan salah satu dari dua perlakuan pada konsentrasi kurang dari 1.000 µg/g imidakloprid (semua t ≥ 3,826; df = 9; P < 0,0041) (Gambar 2B). Lalat BRS - 1 lebih memilih untuk makan pada sukrosa yang tidak diobati daripada sukrosa yang diobati pada konsentrasi lebih dari 25 µg/g (semua t ≥ 6,185; df = 9; P < 0,0002) (Gambar 2C) dan makan salah satu dari dua perlakuan pada semua konsentrasi (semua t ≥ 20,60; df = 9; P < 0,0001) (Gambar 2D).

Preferensi Imidakloprid yang Bergantung Konsentrasi

Tidak ada perbedaan signifikan antara perlakuan berpasangan dengan pewarna makanan yang berbeda yang diamati (semua t ≤ 1,99; df = 2; P > 0,1842), sehingga pengulangan digabungkan dalam koloni lalat dan konsentrasi imidakloprid.

Lalat WT tidak menunjukkan preferensi makan untuk sukrosa dengan konsentrasi imidakloprid yang lebih rendah dibandingkan dengan sukrosa dengan konsentrasi imidakloprid tinggi (4.000 µg/g) (semua t ≤ 1,308; df = 5; P > 0,2477), kecuali untuk imidakloprid pada 1.000 µg/g di mana lalat WT lebih memilih untuk makan daripada konsentrasi 4.000 µg/g (t = 3,177; df = 5; P = 0,0246) (Gambar 3A). Lalat WT makan salah satu dari dua perlakuan pada semua konsentrasi yang diuji (semua t ≥ 4,964; df = 5; P < 0,0042) (Gambar 3B). Lalat BRS - 1 lebih memilih untuk makan pada konsentrasi rendah imidakloprid (≤100 µg imidakloprid) daripada konsentrasi tinggi (semua t ≥ 19,81; df = 5; P < 0,0001) (Gambar 3C).

Ketika konsentrasi rendah imidakloprid lebih dari 100 µg/g imidakloprid, kurang dari 50% lalat memberikan respons terhadap tes (yaitu, makan sama sekali), sehingga analisis preferensi antara konsentrasi rendah dan tinggi tidak dapat dihitung. Tidak ada perbedaan yang terdeteksi untuk lalat BRS - 1 untuk makan atau tidak makan salah satu dari dua perlakuan ketika terpapar konsentrasi rendah 100 µg/g imidakloprid dan konsentrasi tinggi 4.000 µg/g imidakloprid (t = 2,457; df = 5, P = 0,0574). BRS - 1 lebih memilih untuk tidak makan ketika terpapar dosis rendah >500 µg/g imidakloprid dan konsentrasi tinggi 4.000 µg/g imidakloprid (Gambar 3D).

PEMBAHASAN

Ketahanan perilaku terhadap imidakloprid pada lalat rumah diekspresikan sebagai perilaku menghindari yang bergantung pada kontak yang mengurangi waktu kontak lalat dengan dan makan pada sukrosa yang dirawat dengan insektisida tersebut (Hubbard dan Gerry 2020, 2021). Dalam studi tersebut, ketahanan perilaku terhadap imidakloprid dipilih dan dievaluasi menggunakan konsentrasi tinggi imidakloprid (4.000 µg/g), tetapi tidak diketahui apakah lalat rumah yang tahan secara perilaku dapat mendeteksi atau menunjukkan penolakan makan terhadap konsentrasi imidakloprid yang lebih rendah. Lalat liar yang rentan terhadap imidakloprid tidak menunjukkan preferensi untuk makan pada sukrosa murni dibandingkan dengan sukrosa dengan imidakloprid pada konsentrasi 5-4.000 µg imidakloprid per g sukrosa, kecuali pada konsentrasi imidakloprid 5 dan 125 µg/g. Meskipun ini kemungkinan adalah sebuah artefak statistik dan tidak signifikan secara biologis karena tidak ada preferensi makan yang signifikan yang diamati pada konsentrasi 5 dan 125 µg/g. Lalat tipe liar juga dengan mudah makan pada sukrosa yang mengandung bahkan konsentrasi imidakloprid tertinggi yang diuji (hingga 2.000 µg/g).

Berbeda dengan lalat tipe liar, lalat BRS - 1 yang sebelumnya dipilih karena ketahanan perilaku yang kuat menunjukkan preferensi yang kuat untuk sukrosa murni dibandingkan dengan semua sukrosa dengan imidakloprid pada konsentrasi >25 µg/g imidakloprid, tetapi tidak menunjukkan preferensi untuk sukrosa murni dibandingkan dengan sukrosa dengan imidakloprid pada konsentrasi <25 µg/g. Hal ini menunjukkan bahwa lalat yang tahan secara perilaku mungkin tidak dapat mendeteksi imidakloprid pada konsentrasi kurang dari 25 µg/g atau konsentrasi tersebut tidak menimbulkan respons penolakan. Preferensi yang bergantung pada konsentrasi untuk sukrosa yang tidak diobati (atau penolakan yang bergantung pada konsentrasi terbalik dari sukrosa yang diobati dengan imidakloprid) diamati ketika lalat BRS - 1 menunjukkan sedikit atau tidak ada preferensi untuk sukrosa yang tidak diobati ketika juga disediakan dengan sukrosa yang diobati dengan konsentrasi imidakloprid rendah (5, 10, 25 µg/g). Lalat BRS - 1 menunjukkan preferensi yang lebih besar untuk sukrosa yang tidak diobati ketika diberi sukrosa yang diobati dengan 100, 125, dan 500 µg/g imidakloprid. Pada konsentrasi imidakloprid lebih dari 125 µg/g, preferensi untuk sukrosa yang tidak diobati kira-kira sama (~0,96) pada lalat BRS - 1.

Pada kecoa Jerman yang tidak menyukai glukosa (GA), sebuah kurva respons terbalik sejati terhadap dosis (penerimaan glukosa yang tinggi pada konsentrasi rendah dengan laju penerimaan yang semakin menurun seiring peningkatan konsentrasi glukosa) diamati saat memberikan kecoa konsentrasi glukosa yang bervariasi (Wada-Katsumata dan Schal 2021). Meskipun lalat yang tahan secara perilaku menunjukkan respons yang bergantung pada konsentrasi seperti yang diamati pada kecoa GA, kurangnya preferensi untuk makan sukrosa pada konsentrasi rendah dalam studi saat ini menunjukkan bahwa lalat yang tahan secara perilaku tidak memiliki kemampuan untuk membedakan konsentrasi imidakloprid yang bervariasi dengan cara yang serupa dengan cara kecoa GA mendeteksi konsentrasi glukosa yang bervariasi. Lalat BRS - 1 telah terbukti memberikan respons (makan salah satu dari dua perlakuan) pada semua konsentrasi, yang konsisten dengan penelitian sebelumnya yang menentukan bahwa ketahanan perilaku pada lalat rumah terhadap insektisida itu sendiri (imidacloprid) dan bukan phagostimulan (sukrosa), karena lalat yang tahan secara perilaku dengan mudah akan makan pada umpan makanan berbasis sukrosa ketika imidakloprid tidak hadir (Hubbard dan Gerry 2021).

Kurangnya preferensi untuk makan pada konsentrasi tinggi imidakloprid mungkin disebabkan oleh efek fisiologis (morbilitas atau kematian) yang dialami oleh lalat setelah kontak dengan sukrosa yang diobati dengan insektisida, meskipun penelitian masa depan harus dilakukan untuk mengkonfirmasi hipotesis ini. Ketika menantang lalat dengan sukrosa yang diobati dengan dua konsentrasi imidakloprid (konsentrasi rendah yang bervariabel dan konsentrasi tinggi yang tetap), lalat BRS - 1 lebih memilih untuk makan pada konsentrasi rendah imidakloprid (≤100 µg imidakloprid) daripada konsentrasi tinggi, tetapi >50% dari lalat tidak makan pada kedua formulasi sukrosa ketika konsentrasi rendah imidakloprid >100 µg imidakloprid. Hal ini mendukung hasil yang dijelaskan dalam Tujuan 1 karena lalat yang tahan secara perilaku menunjukkan preferensi yang tinggi (>0,96) untuk makan pada sukrosa yang tidak diobati daripada sukrosa yang diobati pada konsentrasi imidakloprid 500-4.000 µg/g. Pada Objektif 1 dan Objektif 2, lalat BRS - 1 lebih memilih untuk tidak makan pada kedua pilihan sukrosa yang diobati ketika konsentrasi imidakloprid >100 µg imidakloprid. Hasil yang disajikan dari Objektif 1 dan Objektif 2 menunjukkan bahwa lalat rumah BRS - 1 akan memilih untuk makan dan membedakan antara konsentrasi imidakloprid yang bervariasi, yang memungkinkan lalat untuk menghindari makan pada konsentrasi imidakloprid yang mematikan. Mengingat hasil saat ini, ketika lalat memiliki akses ke sumber makanan alternatif, seperti di fasilitas pertanian, ketahanan perilaku terhadap imidakloprid dapat memiliki efek protektif bagi lalat karena mereka dapat mendeteksi konsentrasi imidakloprid, memungkinkan mereka untuk menghindari makan pada dosis insektisida yang mematikan.

Ketahanan perilaku terhadap imidakloprid berpotensi mengancam efektivitas umpan berisi imidakloprid di masa depan, karena dalam studi ini lalat yang resisten dapat mendeteksi dan menghindari konsentrasi tinggi insektisida yang diformulasikan dalam sukrosa. Kami akan mengharapkan hasil ini sama dengan umpan lalat yang diformulasikan secara komersial yang mengandung imidakloprid, meskipun hal itu belum diuji dengan strain lalat BRS - 1. Deteksi imidakloprid oleh lalat rumah dapat berkontribusi pada kegagalan umpan imidakloprid di beberapa peternakan susu di selatan California tidak lama setelah mereka diterapkan untuk digunakan (Hubbard dan Gerry 2020). Tidak diketahui apakah populasi lalat yang tahan secara perilaku akan menunjukkan ambang batas yang sama untuk mendeteksi imidakloprid seperti yang diamati dalam koloni BRS - 1, atau jika faktor lain memainkan peran dalam ambang batas untuk mendeteksi imidakloprid seperti ketahanan fisiologis terhadap imidakloprid atau zat toksik lainnya. Pada strain lalat yang tahan secara perilaku yang digunakan dalam studi ini, konsentrasi imidakloprid di mana lalat menghindari makan lebih rendah dari LC50 saat ini sebesar 779.058 (709.431–855.519) µg/g untuk strain lalat ini (Hubbard dkk. dalam persiapan), meskipun penelitian tambahan harus dilakukan untuk menentukan apakah terdapat korelasi yang diamati. 

KESIMPULAN

Studi saat ini memberikan wawasan tentang kemampuan lalat rumah untuk mendeteksi dan menghindari imidakloprid dan mungkin menyarankan mekanisme di mana lalat rumah dengan cara yang sama menghindari senyawa berbahaya atau beracun lainnya. Karya ini memberikan dasar bagi studi masa depan untuk meneliti mekanisme yang berkontribusi pada deteksi imidakloprid dan dapat digunakan sebagai kerangka kerja untuk menyaring populasi lalat tambahan untuk resistensi perilaku imidakloprid.

REFERENSI

Hubbard, C. B., & Murillo, A. C. (2022). Concentration Dependent Feeding on Imidacloprid by Behaviorally Resistant House Flies, Musca domestica L. (Diptera: Muscidae). Journal of medical entomology, 59(6), 2066–2071. https://doi.org/10.1093/jme/tjac130