Peningkatan produksi pangan diperlukan untuk memenuhi kebutuhan penduduk dunia. Dalam hal ini, pestisida merupakan bagian integral dari praktik pertanian modern yang bertujuan untuk meningkatkan hasil panen. Penggunaan pestisida sintetis yang meluas di bidang pertanian telah terbukti menyebabkan pencemaran lingkungan yang serius dan masalah kesehatan manusia. Pestisida dapat berakumulasi secara biologis pada membran sel manusia dan mengganggu fungsi manusia melalui kontak langsung atau konsumsi makanan yang terkontaminasi, yang merupakan penyebab utama masalah kesehatan.
Parameter sitogenetik yang digunakan dalam penelitian ini menunjukkan pola yang konsisten yang menunjukkan bahwa ometoat memberikan efek genotoksis dan sitotoksik pada meristem bawang. Meskipun tidak ada bukti yang jelas tentang efek genotoksis ometoat pada bawang dalam literatur yang ada, sejumlah besar penelitian telah menyelidiki efek genotoksis ometoat pada organisme uji lainnya. Dolara dkk. menunjukkan bahwa ometoat menginduksi peningkatan yang bergantung dosis pada jumlah pertukaran kromatid saudara dalam limfosit manusia secara in vitro. Demikian pula, Arteaga-Gómez dkk. menunjukkan bahwa ometoat mengurangi viabilitas sel dalam keratinosit HaCaT dan sel bronkial manusia NL-20, dan kerusakan genotoksis dinilai menggunakan uji komet. Demikian pula, Wang dkk. mengamati peningkatan panjang telomer dan peningkatan kerentanan kanker pada pekerja yang terpapar ometoat. Lebih lanjut, untuk mendukung penelitian ini, Ekong dkk. menunjukkan bahwa ometoat (analog oksigen dari ometoat) menyebabkan penurunan MI pada A. cepa dan menyebabkan lisis sel, retensi kromosom, fragmentasi kromosom, pemanjangan inti, erosi inti, pematangan kromosom prematur, pengelompokan metafase, kondensasi inti, kelengketan anafase, dan kelainan jembatan c-metafase dan anafase. Penurunan nilai MI setelah perlakuan ometoat mungkin disebabkan oleh perlambatan pembelahan sel atau kegagalan sel untuk menyelesaikan siklus mitosis. Sebaliknya, peningkatan MN dan kelainan kromosom dan fragmentasi DNA menunjukkan bahwa penurunan nilai MI berhubungan langsung dengan kerusakan DNA. Di antara kelainan kromosom yang terdeteksi dalam penelitian ini, kromosom lengket adalah yang paling umum. Kelainan khusus ini, yang sangat beracun dan tidak dapat diubah, disebabkan oleh adhesi fisik protein kromosom atau gangguan metabolisme asam nukleat dalam sel. Alternatifnya, hal ini mungkin disebabkan oleh pelarutan protein yang membungkus DNA kromosom, yang pada akhirnya dapat menyebabkan kematian sel42. Kromosom bebas menunjukkan kemungkinan aneuploidi43. Selain itu, jembatan kromosom terbentuk oleh kerusakan dan fusi kromosom dan kromatid. Pembentukan fragmen secara langsung mengarah pada pembentukan MN, yang konsisten dengan hasil uji komet dalam penelitian ini. Distribusi kromatin yang tidak merata disebabkan oleh kegagalan pemisahan kromatid pada fase mitosis akhir, yang mengarah pada pembentukan kromosom bebas44. Mekanisme pasti genotoksisitas ometoat tidak jelas; namun, sebagai pestisida organofosfor, ia dapat berinteraksi dengan komponen seluler seperti nukleobasa atau menyebabkan kerusakan DNA dengan menghasilkan spesies oksigen reaktif (ROS)45. Dengan demikian, pestisida organofosfor dapat menyebabkan akumulasi radikal bebas yang sangat reaktif termasuk O2−, H2O2, dan OH−, yang dapat bereaksi dengan basa DNA dalam organisme, sehingga menyebabkan kerusakan DNA secara langsung atau tidak langsung. ROS ini juga telah terbukti merusak enzim dan struktur yang terlibat dalam replikasi dan perbaikan DNA. Sebaliknya, telah disarankan bahwa pestisida organofosfor menjalani proses metabolisme yang kompleks setelah tertelan oleh manusia, berinteraksi dengan banyak enzim. Mereka mengusulkan bahwa interaksi ini menghasilkan keterlibatan berbagai enzim dan gen yang mengkode enzim ini dalam efek genotoksis ometoat40. Ding dkk.46 melaporkan bahwa pekerja yang terpapar ometoat mengalami peningkatan panjang telomer, yang dikaitkan dengan aktivitas telomerase dan polimorfisme genetik. Namun, meskipun hubungan antara enzim perbaikan DNA ometoat dan polimorfisme genetik telah dijelaskan pada manusia, pertanyaan ini masih belum terjawab untuk tanaman.
Mekanisme pertahanan seluler terhadap spesies oksigen reaktif (ROS) ditingkatkan tidak hanya oleh proses antioksidan enzimatik tetapi juga oleh proses antioksidan non-enzimatik, di antaranya prolin bebas merupakan antioksidan non-enzimatik penting pada tanaman. Kadar prolin hingga 100 kali lebih tinggi daripada nilai normal diamati pada tanaman yang stres56. Hasil penelitian ini konsisten dengan hasil33 yang melaporkan peningkatan kadar prolin pada bibit gandum yang diberi perlakuan ometoat. Demikian pula, Srivastava dan Singh57 juga mengamati bahwa insektisida organofosfat malathion meningkatkan kadar prolin pada bawang merah (A. cepa) dan juga meningkatkan aktivitas superoksida dismutase (SOD) dan katalase (CAT), yang mengurangi integritas membran dan menyebabkan kerusakan DNA. Prolin adalah asam amino nonesensial yang terlibat dalam berbagai mekanisme fisiologis termasuk pembentukan struktur protein, penentuan fungsi protein, pemeliharaan homeostasis redoks seluler, penangkapan oksigen singlet dan radikal hidroksil, pemeliharaan keseimbangan osmotik, dan pensinyalan sel57. Selain itu, prolin melindungi enzim antioksidan, sehingga menjaga integritas struktural membran sel58. Peningkatan kadar prolin dalam bawang bombai setelah paparan ometoat menunjukkan bahwa tubuh memanfaatkan prolin sebagai superoksida dismutase (SOD) dan katalase (CAT) untuk melindungi dari toksisitas akibat insektisida. Namun, serupa dengan sistem antioksidan enzimatik, prolin telah terbukti tidak cukup untuk melindungi sel-sel ujung akar bawang bombai dari kerusakan akibat insektisida.
Tinjauan pustaka menunjukkan bahwa tidak ada penelitian tentang kerusakan anatomi akar tanaman yang disebabkan oleh insektisida ometoat. Namun, hasil penelitian sebelumnya tentang insektisida lain konsisten dengan hasil penelitian ini. Çavuşoğlu dkk.67 melaporkan bahwa insektisida tiametoksam berspektrum luas menyebabkan kerusakan anatomi pada akar bawang seperti nekrosis sel, jaringan vaskular tidak jelas, deformasi sel, lapisan epidermis tidak jelas, dan bentuk inti meristem yang abnormal. Tütüncü dkk.68 menunjukkan bahwa tiga dosis insektisida methiocarb yang berbeda menyebabkan nekrosis, kerusakan sel epidermis, dan penebalan dinding sel kortikal pada akar bawang. Dalam penelitian lain, Kalefetoglu Makar36 menemukan bahwa aplikasi insektisida avermectin pada dosis 0,025 ml/L, 0,050 ml/L dan 0,100 ml/L menyebabkan jaringan konduktif yang tidak terdefinisi, deformasi sel epidermis dan kerusakan inti yang mendatar pada akar bawang. Akar adalah titik masuk bagi bahan kimia berbahaya untuk memasuki tanaman dan juga merupakan situs utama yang paling rentan terhadap efek toksik. Menurut hasil MDA dari penelitian kami, stres oksidatif dapat menyebabkan kerusakan membran sel. Di sisi lain, penting untuk menyadari bahwa sistem akar juga merupakan mekanisme pertahanan awal terhadap bahaya tersebut69. Penelitian telah menunjukkan bahwa kerusakan yang diamati pada sel-sel meristem akar mungkin karena mekanisme pertahanan sel-sel ini mencegah penyerapan pestisida. Peningkatan sel epidermis dan kortikal yang diamati dalam penelitian ini kemungkinan merupakan hasil dari tanaman yang mengurangi penyerapan bahan kimia. Peningkatan ini dapat mengakibatkan kompresi fisik dan deformasi sel dan inti. Selain itu,70 telah disarankan bahwa tanaman dapat mengakumulasi bahan kimia tertentu untuk membatasi penetrasi pestisida ke dalam sel. Fenomena ini dapat dijelaskan sebagai perubahan adaptif pada sel-sel jaringan kortikal dan vaskular, di mana sel-sel menebalkan dinding selnya dengan zat-zat seperti selulosa dan suberin untuk mencegah omethoate menembus ke dalam akar.71 Lebih jauh lagi, kerusakan nuklir yang mendatar mungkin merupakan hasil dari kompresi fisik sel atau stres oksidatif yang memengaruhi membran nuklir, atau mungkin karena kerusakan pada materi genetik yang disebabkan oleh aplikasi omethoate.
Ometoat merupakan insektisida yang sangat efektif dan banyak digunakan, terutama di negara-negara berkembang. Namun, seperti halnya banyak pestisida organofosfat lainnya, masih terdapat kekhawatiran mengenai dampaknya terhadap lingkungan dan kesehatan manusia. Penelitian ini bertujuan untuk mengisi kesenjangan informasi ini dengan mengkaji secara komprehensif dampak buruk insektisida ometoat terhadap tanaman yang umum diuji, A. cepa. Pada A. cepa, paparan ometoat mengakibatkan retardasi pertumbuhan, efek genotoksis, hilangnya integritas DNA, stres oksidatif, dan kerusakan sel pada meristem akar. Hasil penelitian ini menyoroti dampak negatif insektisida ometoat terhadap organisme non-target. Hasil penelitian ini menunjukkan perlunya kehati-hatian yang lebih tinggi dalam penggunaan insektisida ometoat, dosis yang lebih tepat, peningkatan kesadaran petani, dan regulasi yang lebih ketat. Lebih lanjut, hasil ini akan menjadi titik awal yang berharga bagi penelitian yang menyelidiki dampak insektisida ometoat terhadap spesies non-target.
Penelitian eksperimental dan penelitian lapangan terhadap tanaman dan bagian-bagiannya (umbi bawang), termasuk pengumpulan bahan tanaman, dilakukan sesuai dengan norma dan peraturan kelembagaan, nasional, dan internasional yang relevan.
Waktu posting: 04-Jun-2025