Bayam merupakan salah satu sayuran hijau yang paling banyak dikonsumsi di dunia karena kaya akan vitamin, mineral, serat, serta berbagai senyawa antioksidan yang bermanfaat bagi kesehatan. Namun, kualitas bayam sangat bergantung pada kondisi lingkungan tempat tanaman tersebut tumbuh. Ketika lahan pertanian tercemar logam berat, pertumbuhan tanaman dapat terganggu dan hasil panen mengalami penurunan. Salah satu logam berat yang menjadi perhatian para ilmuwan adalah kromium. Logam ini dapat mencemari tanah melalui berbagai aktivitas industri, kemudian terserap oleh tanaman dan akhirnya masuk ke dalam rantai makanan. Kondisi tersebut tidak hanya mengurangi produktivitas pertanian, tetapi juga menimbulkan kekhawatiran terhadap keamanan pangan. Sebuah penelitian terbaru menunjukkan bahwa kombinasi gel lidah buaya dan nanopartikel selenium berpotensi membantu bayam menghadapi tekanan akibat pencemaran kromium sekaligus mengurangi penumpukan logam berat pada bagian tanaman yang dikonsumsi manusia.
Pencemaran logam berat menjadi salah satu tantangan terbesar dalam pertanian modern. Berbeda dengan limbah organik yang dapat terurai secara alami, logam berat mampu bertahan di dalam tanah selama bertahun tahun bahkan puluhan tahun. Salah satu sumber utama kromium berasal dari limbah industri penyamakan kulit, pelapisan logam, pembuatan pigmen, tekstil, hingga berbagai proses manufaktur lainnya. Ketika limbah tersebut tidak dikelola dengan baik, kromium dapat mencemari tanah pertanian melalui air irigasi maupun endapan di lingkungan sekitar. Tanaman yang tumbuh di lahan tersebut kemudian menyerap kromium melalui akar bersamaan dengan air dan unsur hara yang dibutuhkan untuk pertumbuhan.
Baca juga artikel tentang: Merkurius: Planet Di Tata Surya yang Seharusnya Tidak Ada
Masuknya kromium ke dalam jaringan tanaman memicu berbagai gangguan fisiologis. Salah satu dampak yang paling serius adalah meningkatnya pembentukan senyawa reaktif yang dikenal sebagai reactive oxygen species atau ROS. Dalam jumlah kecil, senyawa ini sebenarnya berperan dalam berbagai proses normal di dalam sel. Akan tetapi, ketika jumlahnya meningkat secara berlebihan akibat cekaman lingkungan, ROS mulai merusak membran sel, protein, pigmen fotosintesis, bahkan materi genetik tanaman. Akibatnya, kemampuan tanaman dalam melakukan fotosintesis menurun, pertumbuhan akar melambat, luas daun berkurang, dan produksi biomassa ikut menurun. Jika kondisi tersebut terus berlangsung, hasil panen akan semakin sedikit dan kualitasnya juga menurun.
Tanaman sebenarnya memiliki mekanisme pertahanan alami untuk menghadapi stres oksidatif. Berbagai enzim antioksidan bekerja secara terus menerus untuk menetralisir ROS sebelum senyawa tersebut merusak jaringan tanaman. Namun, ketika tekanan akibat logam berat terlalu tinggi, kemampuan sistem pertahanan alami tersebut tidak lagi mencukupi. Oleh karena itu, para ilmuwan terus mencari cara untuk memperkuat sistem pertahanan tanaman menggunakan pendekatan yang aman dan ramah lingkungan. Salah satu strategi yang mulai banyak dikembangkan adalah menggabungkan bahan alami dengan teknologi nanomaterial.
Dalam penelitian yang dipublikasikan pada jurnal Frontiers in Plant Science, para peneliti mengombinasikan dua bahan yang memiliki mekanisme kerja berbeda tetapi saling melengkapi. Bahan pertama adalah gel lidah buaya yang digunakan untuk merendam benih sebelum ditanam. Bahan kedua adalah nanopartikel selenium yang diberikan melalui penyemprotan pada daun selama masa pertumbuhan tanaman. Para peneliti berharap kedua perlakuan tersebut mampu meningkatkan ketahanan bayam terhadap cekaman akibat kromium sekaligus membantu tanaman mempertahankan proses fisiologisnya agar tetap berjalan secara normal.
Lidah buaya dipilih karena mengandung berbagai senyawa bioaktif yang telah lama dikenal memiliki aktivitas antioksidan. Gel di dalam daunnya kaya akan polisakarida, flavonoid, fenol, vitamin, asam amino, dan berbagai metabolit sekunder lainnya. Berbagai penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa senyawa tersebut mampu membantu tanaman menghadapi berbagai bentuk stres lingkungan, mulai dari kekeringan, salinitas, hingga suhu tinggi. Dalam penelitian ini, gel lidah buaya berfungsi sebagai biostimulan yang membantu meningkatkan kondisi fisiologis tanaman sejak tahap perkecambahan sehingga tanaman memiliki daya tahan yang lebih baik ketika tumbuh pada tanah yang tercemar.
Sementara itu, selenium merupakan unsur mikro yang dibutuhkan tanaman dalam jumlah sangat kecil. Pada dosis yang tepat, selenium mampu meningkatkan aktivitas sistem antioksidan alami tanaman sehingga kerusakan akibat ROS dapat ditekan. Penelitian ini menggunakan selenium dalam bentuk nanopartikel. Ukuran nanopartikel yang sangat kecil memungkinkan selenium lebih mudah berinteraksi dengan jaringan tanaman sehingga efektivitasnya meningkat walaupun digunakan dalam konsentrasi rendah. Para peneliti menguji empat tingkat konsentrasi nanopartikel selenium, yaitu nol, nol koma lima, satu, dan dua miligram per liter untuk mengetahui dosis yang memberikan hasil paling baik.
Seluruh percobaan dilakukan menggunakan rancangan acak lengkap dengan beberapa kombinasi perlakuan. Sebagian benih direndam menggunakan gel lidah buaya sebelum ditanam, sedangkan sebagian lainnya tidak mendapatkan perlakuan tersebut. Setelah tanaman tumbuh, daun disemprot menggunakan berbagai konsentrasi nanopartikel selenium. Para peneliti kemudian mengevaluasi tinggi tanaman, biomassa, kandungan klorofil, kadar protein, aktivitas enzim antioksidan, tingkat kerusakan sel, serta jumlah kromium yang terakumulasi pada jaringan tanaman.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kombinasi gel lidah buaya dan nanopartikel selenium memberikan manfaat yang jauh lebih besar dibandingkan penggunaan salah satu perlakuan saja. Bayam yang menerima kedua perlakuan tersebut menghasilkan pertumbuhan yang lebih baik meskipun ditanam pada tanah yang mengandung kromium. Biomassa tanaman meningkat hingga empat puluh delapan persen pada perlakuan nanopartikel selenium dengan konsentrasi dua miligram per liter. Peningkatan biomassa menunjukkan bahwa tanaman mampu mempertahankan proses pertumbuhan walaupun menghadapi tekanan lingkungan yang cukup berat.
Perbaikan juga terlihat pada kemampuan tanaman melakukan fotosintesis. Kandungan klorofil meningkat hingga tiga puluh tujuh persen dibandingkan tanaman yang tidak memperoleh perlakuan kombinasi. Klorofil merupakan pigmen hijau yang berperan menangkap energi cahaya matahari untuk menghasilkan makanan melalui fotosintesis. Semakin tinggi kandungan klorofil, semakin besar pula kemampuan tanaman menghasilkan energi yang dibutuhkan untuk pertumbuhan. Selain itu, kandungan protein terlarut juga meningkat hingga sembilan puluh sembilan persen, yang menunjukkan bahwa metabolisme tanaman kembali berlangsung secara lebih optimal.
Penelitian ini juga memperlihatkan bahwa kombinasi perlakuan berhasil menekan kerusakan sel akibat stres oksidatif. Para peneliti mengukur kadar malondialdehida dan kebocoran elektrolit sebagai indikator kerusakan membran sel. Kedua parameter tersebut menurun lebih dari empat puluh persen setelah tanaman menerima gel lidah buaya dan nanopartikel selenium. Penurunan tersebut menunjukkan bahwa membran sel tetap terjaga sehingga berbagai proses fisiologis di dalam tanaman dapat berlangsung dengan lebih baik.
Keberhasilan tersebut berkaitan erat dengan meningkatnya aktivitas berbagai enzim antioksidan di dalam tanaman. Enzim seperti superoksida dismutase, katalase, peroksidase, dan askorbat peroksidase bekerja lebih aktif dalam menetralisir ROS sebelum merusak jaringan sel. Dengan sistem pertahanan yang lebih kuat, tanaman mampu mempertahankan keseimbangan antara pembentukan dan pembuangan senyawa reaktif sehingga kerusakan akibat kromium dapat ditekan secara signifikan.
Salah satu hasil yang paling penting dari penelitian ini adalah berkurangnya akumulasi kromium pada bagian daun bayam. Daun merupakan bagian tanaman yang dikonsumsi manusia sehingga kandungan logam berat di dalamnya menjadi perhatian utama. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kombinasi gel lidah buaya dan nanopartikel selenium mampu menekan perpindahan kromium menuju daun sehingga kadarnya tetap berada di bawah ambang batas satu koma tiga mikrogram per gram. Temuan ini menunjukkan bahwa perlakuan tersebut tidak hanya membantu pertumbuhan tanaman, tetapi juga berpotensi meningkatkan keamanan hasil panen.
Para peneliti menjelaskan bahwa gel lidah buaya membantu meningkatkan kondisi fisiologis tanaman sejak awal pertumbuhan, sedangkan nanopartikel selenium memperkuat sistem antioksidan dan menjaga keseimbangan proses biokimia di dalam sel. Kedua mekanisme tersebut bekerja secara sinergis sehingga menghasilkan perlindungan yang lebih baik dibandingkan apabila masing masing diberikan secara terpisah. Pendekatan ini juga menarik karena menggunakan bahan alami dan dosis nanopartikel yang relatif rendah sehingga berpotensi lebih ramah lingkungan dibandingkan penggunaan bahan kimia lainnya.
Meskipun hasil penelitian ini sangat menjanjikan, penerapannya masih memerlukan pengujian lebih lanjut pada lahan pertanian yang sesungguhnya. Para peneliti masih perlu memastikan efektivitas teknologi ini pada berbagai jenis tanah, tingkat pencemaran yang berbeda, serta kondisi iklim yang beragam. Selain itu, penelitian mengenai dampak jangka panjang penggunaan nanopartikel terhadap lingkungan juga perlu terus dilakukan. Meski demikian, penelitian ini menunjukkan bahwa perpaduan antara gel lidah buaya dan nanopartikel selenium berpotensi menjadi salah satu solusi inovatif untuk membantu tanaman bertahan di lahan tercemar logam berat. Jika penelitian lanjutan berhasil membuktikan manfaatnya dalam skala yang lebih besar, teknologi ini dapat mendukung pertanian yang lebih produktif, lebih aman, dan lebih berkelanjutan di masa depan.
Baca juga artikel tentang: AI yang Terlihat Pintar Tapi Bisa Keliru, Ini Penjelasan Ilmiahnya
REFERENSI:
Sajjad, Sahar dkk. 2026. Co-application of selenium nanoparticles and Aloe vera gel alleviates chromium toxicity in spinach by modulating antioxidative defense mechanisms. Frontiers in Plant Science 17, 1786570.
