Akar Mikroplastik pada Tanaman

Akar Mikroplastik pada Tanaman


Oleh Kelsey Adkisson

Newswise – Selama dekade terakhir, para ilmuwan berusaha keras untuk memahami dampak mikroplastik. Dengan rusaknya botol plastik, mencuci tujuh miliar jaket bulu dunia, atau microbeads dalam pembersih wajah, mikroplastik menumpuk. Bagaimana mereka mempengaruhi makhluk hidup seperti tumbuhan masih belum jelas.

Di dalam tanah, plastik berpotensi menimbulkan masalah pada tingkat kimiawi. Seperti daya tarik magnet, kontaminan dapat mengikat plastik, sehingga terjadi penumpukan racun. Kontaminan juga dapat menumpang plastik dan berpotensi masuk ke tanaman. Namun pertama-tama, para peneliti perlu mengetahui apakah mikroplastik — atau bahkan keturunannya yang lebih kecil yang disebut nanoplastik — dapat masuk ke dalam sel tumbuhan.

Inilah beberapa kabar baik: mereka tidak melakukannya, menurut penelitian terbaru dari Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) dan Washington State University (WSU). Namun, mikroplastik menumpuk di ujung akar, yang bisa menjadi pertanda baik untuk pembersihan lingkungan yang terkontaminasi di masa depan, tetapi tidak baik untuk tanaman umbi-umbian, seperti wortel.

Kuda troya untuk mikroplastik pada tumbuhan

Mikroplastik adalah masalah global. Partikel telah ditemukan di semua penjuru bumi — dari puncak gunung yang terpencil hingga kedalaman laut. Selama dekade terakhir, sebagian besar penelitian mikroplastik telah mengarah ke lingkungan perairan, yang ironis karena lebih banyak mikroplastik ditemukan di darat.

“Untuk memahami masalah dengan nano- dan mikroplastik pada tumbuhan, kita harus benar-benar memahami apa yang terjadi pada tingkat kimia dan sel,” kata rekan penulis studi Carolyn Pearce, ahli geokimia di PNNL dengan penunjukan bersama di Departemen Tanaman dan Tanah WSU Ilmu.

Seperti kuda Troya beracun, mikroplastik dapat bertindak sebagai kantong pengangkut kontaminan. Mereka mengikat dan mengakumulasi kontaminan tanah, seperti polychlorinated biphenyls (PCBs) yang berumur panjang. PCB telah dikaitkan dengan kanker — produksi telah dilarang pada tahun 1970, tetapi PCB masih bertahan di lingkungan. Hasil? Potensi tumpangan gratis ke organisme dan, mungkin, ke atas rantai makanan.

Langkah pertama untuk menguji teori racun kuda Troya adalah untuk melihat apakah mikroplastik bahkan dapat memasuki sel tumbuhan. “Kami melihat di mana mereka mungkin menumpuk pada tanaman, bahan apa yang menempel, dan bagaimana mereka terkonsentrasi,” kata Pearce.

Ukuran penting dalam mikroplastik pada tumbuhan

Tidak semua mikroplastik diciptakan sama. Ukurannya bisa sebesar penghapus pensil atau sekecil bakteri. Nanoplastik berukuran kecil dan 100 kali lebih kecil dari sel tumbuhan. Pada ukuran itu, mudah dibayangkan bagaimana tumbuhan dapat menyerap partikel plastik, tetapi ada batasan ukuran mengenai apa yang melewati dinding sel.

Umumnya tanaman dewasa yang sehat hanya menyerap bahan berukuran 3–4 nanometer, yang bahkan lebih kecil dari virus. Beberapa penelitian telah menunjukkan bahwa tanaman dapat menyerap nanopartikel yang 10-12 kali lebih besar dari itu, hingga 40-50 nanometer. Sementara partikel kecil melewatinya, pertanyaan besarnya adalah — apakah plastik?

Untuk menguji pertanyaan tersebut, para peneliti memusatkan perhatian pada dua jenis tanaman: Arabidopsis dan gandum putih lembut. Arabidopsis seperti tikus laboratorium dunia biologi tumbuhan. Ini adalah gulma yang umum dipelajari terkait dengan mustard, dengan siklus hidup pendek. Gandum putih lembut ditanam di seluruh Pasifik Barat Laut dan digunakan dalam mi dan kerupuk Asia.

Para peneliti menanam benih di cawan petri yang berisi agar-agar yang dicampur dengan dua ukuran manik mikro dan nanoplastik yang berbeda. Satu ukuran seukuran virus, sementara yang lain 25 kali lebih besar. Setelah membiarkan benih tumbuh selama 5-12 hari, para peneliti menggunakan mikroskop khusus untuk mengambil gambar penampang akar tanaman, memungkinkan mereka untuk melihat sel akar dari semua sudut.

“Kami menggunakan mikroskop confocal di EMSL, Laboratorium Ilmu Molekuler Lingkungan, yang telah digunakan untuk melihat jaringan hewan, seperti jaringan paru-paru. Saya pikir ini bisa digunakan untuk tanaman, ”kata Stephen Taylor, seorang peneliti tanah pasca doktoral PNNL dan penulis utama studi tersebut. Ia melakukan penelitian sambil meraih gelar PhD melalui Program Penelitian Pascasarjana Unggulan WSU-PNNL. “Sejauh yang kami tahu, ini pertama kalinya teknik ini digunakan untuk mencari plastik di sel tumbuhan.”

Beberapa kabar baik selama tahun 2020

Tidak ada butiran mikroplastik dengan ukuran apa pun yang diserap oleh sel jaringan hidup pada kedua spesies tumbuhan.

“Kami melihat penumpukan plastik di sekitar sel tutup akar, dan beberapa di sepanjang permukaan sampai ke akar. Tapi, kami tidak melihat bukti manik-manik mikroplastik di dalam struktur sel, atau di antara sel, ”kata Taylor. Sel penutup melindungi bagian akar yang sensitif dan tumbuh, berumur pendek, dan sering rontok. Intinya — penyerapan bukanlah masalah, tetapi keterikatan pada akarnya mungkin saja. Ini berpotensi menjadi masalah bagi tanaman umbi-umbian seperti wortel, kentang, atau bit.

Selain membantu peneliti mempelajari lebih lanjut tentang apakah tanaman menyerap partikel plastik, hasilnya juga memiliki potensi aplikasi lingkungan.

“Mikroplastik adalah masalah yang tidak akan hilang,” kata Pearce. Membayangkan penelitian lebih lanjut, dia bertanya: “Jika kami menunjukkan bahwa plastik menumpuk di ujung akar, mungkin kami dapat menggunakan tanaman untuk menghilangkan plastik di ekosistem lain?”

Penemuan ini mungkin juga memiliki aplikasi untuk membuat plastik yang lebih ramah lingkungan. “Kami juga dapat menggunakan informasi ini untuk memproduksi plastik yang tidak dapat diserap oleh tumbuhan dan hewan,” katanya.

Ada manfaat untuk mengetahui apa yang mikroplastik lakukan, atau tidak, diserap oleh makhluk hidup.

“Pada akhirnya, ini akan membantu para ilmuwan lebih memahami titik kritis di mana ada dampak terhadap tumbuhan dan ekosistem,” kata Pearce.

Serapan mikroplastik pada tumbuhan adalah fokus dari studi berikut: Taylor, S., Pearce, C., Sanguinet, K., Hu, D., Chrisler, W., Kim, Y., Wang, Z., dan Flury, M. 2020. Polistiren nano- dan akumulasi mikroplastik di Arabidopsis dan sel tudung akar gandum, tetapi tidak ada bukti untuk serapan ke dalam akar, yang dipublikasikan di Ilmu Lingkungan: Nano dan diklasifikasikan sebagai artikel HEBAT karena menerima skor yang sangat tinggi dalam proses tinjauan sejawat ilmiah.

Pendanaan untuk studi ini disediakan oleh WSU-PNNL Distinguished Graduate Student Fellowship dan Institut Pangan dan Pertanian Nasional Departemen Pertanian Amerika Serikat. Dana awal disediakan oleh program benih Penelitian dan Pengembangan Laboratorium Direktorat Energi dan Lingkungan PNNL. Laboratorium Ilmu Molekuler Lingkungan adalah fasilitas pengguna DOE Office of Science.

Tim Peneliti: Carolyn Pearce (PNNL / WSU); Stephen Taylor, Dehong Hu, William Chrisler, dan Yong-Mo Kim (PNNL); Karen Sanguinet dan Markus Flury (WSU); dan Zhang Wang (Universitas Pertanian Shenyang, Cina).


Diposting Oleh : https://singaporeprize.co/

About the author