Desanomia [21.3.2025] Para peneliti telah berhasil mengembangkan teknik inovatif untuk mengemas bakteri yang bermanfaat bagi tanaman ke dalam bentuk yang dapat disimpan dan diterapkan secara efektif. Teknik ini berpotensi menjadi terobosan besar dalam dunia pertanian karena memungkinkan petani memanfaatkan bakteri tersebut bersama dengan bahan kimia pertanian untuk mendukung pertumbuhan tanaman sekaligus melindunginya dari hama dan patogen.
Menurut John Cheadle, salah satu penulis utama studi ini sekaligus mahasiswa doktoral di North Carolina State University (NC State), banyak bakteri yang dikenal bermanfaat bagi tanaman cenderung rapuh, sehingga sulit untuk dikembangkan menjadi produk yang stabil di rak penyimpanan. Teknik yang mereka kembangkan ini mampu menstabilkan bakteri tersebut, membuka peluang besar untuk menciptakan probiotik khusus bagi tanaman.
Fokus utama penelitian ini adalah bakteri pemacu pertumbuhan tanaman atau Plant Growth-Promoting Bacteria (PGPBs). Mikroorganisme ini berperan penting dalam membantu tanaman menyerap nutrisi dari lingkungan sekitarnya sekaligus memberikan perlindungan terhadap hama dan penyakit.
Saad Khan, profesor di bidang Teknik Kimia dan Biomolekuler di NC State, menjelaskan bahwa selama ini menggabungkan bakteri ini dengan bahan kimia pertanian seperti pestisida atau pupuk selalu menjadi tantangan karena bakteri cenderung mati jika dicampur dengan bahan tersebut. Oleh karena itu, tim peneliti berupaya menciptakan solusi yang memungkinkan PGPBs tetap hidup saat digunakan bersamaan dengan bahan kimia yang sudah umum dipakai oleh petani.
Selain itu, Tahira Pirzada, peneliti dari NC State, menambahkan bahwa tanaman dengan mikrobioma yang sehat akan lebih mampu memanfaatkan nutrisi di dalam tanah dan lebih tahan terhadap patogen. Hal ini berpotensi mengurangi kebutuhan petani untuk menggunakan pupuk dan pestisida secara berlebihan tanpa menurunkan hasil panen.
Teknik Inovatif Berbasis Emulsi
Teknik baru yang dikembangkan para peneliti melibatkan pembuatan emulsi khusus dengan bahan yang relatif sederhana. Emulsi ini terdiri dari dua komponen utama. Bagian pertama adalah larutan garam yang mengandung PGPBs, di mana pada uji coba ini mereka menggunakan bakteri Pseudomonas simiae dan Azospirillum brasilense. Bakteri P. simiae berfungsi sebagai biopestisida yang meningkatkan ketahanan tanaman terhadap patogen, sementara A. brasilense berperan sebagai biofertilizer yang mampu mengikat nitrogen dari udara untuk meningkatkan kesuburan tanah.
Bagian kedua dari emulsi ini adalah minyak biodegradable dan polimer biodegradable berbahan dasar selulosa. Polimer ini berfungsi untuk membawa bahan aktif kimia pertanian, sehingga emulsi ini tidak memerlukan pelarut organik berbahaya yang biasa digunakan dalam formulasi pestisida.
Saat kedua komponen tersebut dicampurkan, minyak akan membentuk tetesan-tetesan kecil yang tersebar merata di dalam larutan garam. Polimer selulosa kemudian menempel pada permukaan tetesan minyak tersebut, mencegahnya untuk bergabung kembali. Proses ini menciptakan emulsi yang menyerupai saus salad, di mana tetesan minyak tetap tersuspensi dalam larutan garam.
Dalam praktiknya, emulsi ini memungkinkan PGPBs diterapkan bersamaan dengan bahan kimia pertanian dalam satu proses aplikasi yang efisien.
Uji Keberhasilan Emulsi
Untuk menguji efektivitas teknik ini, para peneliti melakukan dua percobaan utama.
Pertama, mereka membandingkan daya tahan PGPBs dalam emulsi dengan PGPBs dalam larutan garam biasa. Setelah disimpan selama empat minggu pada suhu ruangan, populasi P. simiae dalam emulsi terbukti 200% lebih tinggi dibandingkan larutan garam biasa, sedangkan populasi A. brasilense bahkan meningkat hingga 500%.
Percobaan kedua berfokus pada efektivitas pestisida yang dicampur ke dalam emulsi tersebut. Mereka mencampurkan pestisida fluopyram ke dalam emulsi, lalu membandingkannya dengan fluopyram yang hanya dilarutkan dalam larutan garam. Setelah itu, mereka memasukkan nematoda C. elegans — yang berfungsi sebagai perwakilan hama — ke dalam kedua campuran tersebut.
Hasilnya menunjukkan bahwa pestisida dalam larutan garam membunuh semua nematoda dalam waktu satu jam. Sementara itu, emulsi bekerja lebih lambat namun tetap efektif, membunuh 95% nematoda dalam waktu 72 jam. Menurut Mariam Sohail, penulis utama studi ini yang baru menyelesaikan program doktoralnya di NC State, temuan ini menunjukkan bahwa teknik tersebut berpotensi digunakan secara strategis untuk memberikan perlindungan jangka panjang terhadap hama dan patogen tertentu.
Para peneliti juga menemukan bahwa emulsi ini tidak hanya meningkatkan daya tahan PGPBs, tetapi juga meningkatkan kemampuan bakteri tersebut untuk berkembang biak saat diaplikasikan ke tanah, dibandingkan dengan penerapan bakteri tanpa emulsi.
Langkah Selanjutnya dan Implikasi
Selanjutnya, para peneliti berencana melakukan uji coba di rumah kaca dan lahan pertanian berskala kecil (microplot) untuk melihat efektivitas teknik ini di lingkungan yang lebih nyata. Mereka juga berencana mengevaluasi berbagai jenis PGPBs dan bahan aktif lainnya untuk melihat bagaimana mereka berinteraksi dengan berbagai jenis tanaman.
Penelitian ini menawarkan solusi inovatif yang berpotensi besar dalam mendukung pertanian berkelanjutan. Teknik berbasis emulsi ini tidak hanya melindungi bakteri bermanfaat dari kondisi lingkungan yang keras, tetapi juga memberikan fleksibilitas bagi petani untuk mengaplikasikan probiotik tanaman bersama dengan bahan kimia pertanian secara lebih efektif.
Selain manfaat lingkungan seperti mengurangi ketergantungan pada pupuk dan pestisida berlebih, inovasi ini juga berpotensi mengurangi biaya operasional bagi petani karena dapat meningkatkan efisiensi pertumbuhan tanaman. Namun, meski hasil awalnya menjanjikan, efektivitas jangka panjang dan potensi dampak lingkungan dari teknik ini memerlukan penelitian lanjutan yang lebih mendalam, terutama saat diterapkan pada skala pertanian yang lebih luas.
Penelitian ini menunjukkan bahwa melalui inovasi teknologi, kita dapat mengembangkan metode yang lebih berkelanjutan untuk mendukung ketahanan pangan global di tengah tantangan perubahan iklim dan kebutuhan pertanian modern. (NJD)
Sumber: ScienceDaily
Link: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/03/250317163532.htm
