| dc.description.abstract | Carbon dots (CDs) adalah nanomaterial berbasis karbon berukuran <10 nm tengah mendapat perhatian besar sebagai salah satu pendekatan berkelanjutan yang relatif lebih aman. CDs memiliki solubilitas tinggi, biokompatibel, dan toksisitas sangat rendah (negligible) dengan karakteristik khas fluoresens di bawah penyinaran ultraviolet. Selain itu, CDs memiliki karakteristik fungsional yang mudah dimodifikasi layaknya nanopartikel dalam mengendalikan virus tumbuhan. CDs dapat disintesis dengan strategi bottom-up dan top-down dari berbagai sumber, termasuk biomassa tanaman seperti kulit nanas dan belimbing wuluh yang banyak tersedia di lingkungan sekitar rumah. CDs selama ini lebih banyak dimanfaatkan dalam biomedicine sebagai antivirus, drug delivery, dan sensor. Pemanfaatannya dalam bidang proteksi tanaman masih jarang dikaji dan sampai saat ini belum terdapat laporan ilmiah terkait pemanfaatan CDs berbasis biomassa tanaman untuk mengendalikan virus tumbuhan dan serangga vektor, khususnya di Indonesia. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan menyintesis dan mencirikan CDs dari kulit nanas [Ananas comosus (L.) Merr.] dan buah belimbing wuluh [Averrhoa bilimbi (L.)] serta mengkaji potensi pemanfaatannya dalam mengendalikan infeksi Tobacco mosaic virus (TMV) (Virgaviridae: Tobamovirus) dan aktivitas insektisidanya terhadap kutu daun Aphis gossypii Glover. (Hemiptera: Aphididae). TMV merupakan virus penting dengan kisaran inang luas, mudah ditularkan secara mekanis, serta memiliki stabilitas partikel dan virulensi yang tinggi. Kutu daun merupakan hama dan vektor penting yang menularkan dan menyebarkan virus tumbuhan. Keduanya digunakan sebagai objek penelitian ini karena peran pentingnya dalam pertanian.
Sintesis CDs dari ekstrak kulit nanas dan buah belimbing wuluh dilakukan menggunakan metode microwave dan hydrothermal. Sebagai pembanding digunakan CDs dari bahan kimia asam askorbat (ascorbic acid). CDs dicirikan berdasarkan bentuk dan ukuran, sifat optik, dan gugus fungsional. Analisis karakteristik CDs dilakukan menggunakan high resolution transmission electron microscope (HR-TEM) untuk menentukan bentuk dan ukuran CDs, spectrofluorometer untuk menguantifikasi sifat photoluminescence (PL), spektrofotometer UV-Vis untuk mengukur penyerapan cahaya, dan spektroskopi fourier transform infrared (FTIR) untuk mengetahui gugus fungsi CDs.
Potensi CDs dalam mengendalikan TMV dilakukan dengan penyemprotan daun tanaman indikator Chenopodium amaranticolor pada 24 jam sebelum dan sesudah inokulasi TMV pada konsentrasi 100, 200, 300, dan 400 ppm. Parameter yang diamati berupa masa inkubasi, jumlah lesio lokal nekrotik (LLN), akumulasi virus secara serologi, dan tingkat hambatan relatifnya. Aktivitas insektisida CDs terhadap kutu daun dilakukan dengan penyemprotan secara langsung menggunakan konsentrasi terbaik dari pengujian pada tanaman indikator. Parameter yang diamati yaitu mortalitas kutu daun pada 12, 24, dan 48 jam setelah penyemprotan CDs.
CDs kulit nanas dan buah belimbing wuluh berhasil disintesis berukuran 5,5–9,8 nm dengan bentuk amorf hingga kristalin, memiliki luminesensi tinggi dan kemampuan penyerapan pada daerah ultraviolet. Masing-masing CDs tersusun oleh gugus hidroksil dari pelarutnya, alkena hasil karbonisasi, dan isothiocyanate yang umumnya berasal dari senyawa alami tanaman. Aplikasi penyemprotan daun dengan CDs, baik sebelum maupun sesudah inokulasi TMV, mampu menunda masa inkubasi sehari lebih lama dibandingkan kontrol tanpa perlakuan. Gejala infeksi TMV pada daun C. amaranticolor diawali dengan lesio lokal klorotik yang berkembang menjadi LLN. Peningkatan konsentrasi CDs yang digunakan menyebabkan makin sedikit jumlah LLN yang muncul. Perlakuan CDs secara nyata menghambat gejala LLN dibandingkan kontrol tanpa perlakuan dengan tingkat hambatan relatif berkisar 31%–91% bergantung jenis dan konsentrasi CDs. Akumulasi virus pada perlakuan CDs terdeteksi negatif TMV dengan keefektifan dalam menurunkan titer virus sebesar 25%–53%. Berdasarkan hasil penelitian waktu aplikasi sebelum atau sesudah inokulasi virus menunjukkan keefektifan sebanding dan konsentrasi terbaik CDs 400 ppm.
Kutu daun Aphis gossypii Glover. teridentifikasi berdasarkan bentuk tubuh membulat, tungkai panjang dan ramping, sepasang antena tegak, serta warna tubuh beragam dari kuning kehijauan hingga hijau kehitaman. Secara mikroskopis, A. gossypii memiliki ciri morfologi khas yakni sepasang kornikel dan kauda dengan 2–3 setae pada ujung abdomen. Aplikasi semprot CDs pada kutu daun A. gossypii mampu menyebabkan mortalitas berkisar 35%–55% pada pengamatan 48 jam setelah penyemprotan CDs. CDs kulit nanas dan buah belimbing wuluh menyebabkan mortalitas kutu daun lebih tinggi tetapi tidak berbeda nyata dengan CDs asam askorbat sebagai pembanding, mengindikasikan aktivitas biologis CDs relatif sama. Berdasarkan hasil penelitian, CDs kulit nanas dan buah belimbing wuluh terbukti mampu menekan gejala LLN oleh TMV dan memiliki aktivitas insektisida terhadap kutu daun; mengindikasikan potensi CDs sebagai penginduksi ketahanan, bersifat antivirus, dan nanobioinsektisida. Potensi ini perlu dikaji lebih lanjut keefektifannya terhadap infeksi mekanis TMV pada mentimun inang aslinya dan perlu ditingkatkan keefektifan CDs sebagai nanobioinsektisida melalui doping dengan bahan-bahan lainnya. | |
| dc.description.abstract | Carbon dots (CDs), carbon-based nanomaterials measuring <10 nm, are gaining significant attention as a relatively safe and sustainable approach. CDs are highly soluble, biocompatible, and exhibit negligible toxicity, with characteristic fluorescence under ultraviolet irradiation. Furthermore, CDs possess functional properties that can be easily modified, similar to those of nanoparticles, to control plant viruses. CDs can be synthesized using bottom-up and top-down strategies from various sources, including plant biomass such as pineapple peel and bilimbi fruit, which are readily available in the home environment. CDs have primarily been used in biomedicine as antivirals, drug-delivery systems, and sensors. Their use in plant protection has been rarely studied, and to date, there have been no scientific reports on the use of plant biomass-based CDs to control plant viruses and insect vectors, particularly in Indonesia. Therefore, this study aimed to synthesize and characterize CDs from pineapple peel [Ananas comosus (L). Merr.] and bilimbi fruit [Averrhoa bilimbi (L.)] and to assess their potential use in controlling Tobacco mosaic virus (TMV) (Virgaviridae: Tobamovirus) infections and their insecticidal activity against aphids Aphis gossypii Glover. (Hemiptera: Aphididae). TMV is an important virus with a wide host range, is easily mechanically transmitted, and exhibits high particle stability and virulence. Aphids are important pests and vectors that transmit and spread plant viruses. Both were included in this study because of their important role in agriculture.
The synthesis of CDs from pineapple peel and bilimbi fruit was carried out using microwave and hydrothermal methods. CDs derived from ascorbic acid were used as a comparison. CDs were characterized by shape and size, optical properties, and functional groups. Analysis of CD characteristics was performed using a high-resolution transmission electron microscope (HR-TEM) to determine CD shape and size, a spectrofluorometer to quantify photoluminescence (PL) properties, a UV-Vis spectrophotometer to measure light absorption, and Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy to determine CD functional groups.
The potential of CDs in controlling TMV was determined by spraying the leaves of the indicator plant Chenopodium amaranticolor 24 hours before and after TMV inoculation at concentrations of 100, 200, 300, and 400 ppm. The parameters observed were the incubation period, the number of necrotic local lesions (NLL), the virus accumulation by serological test, and the relative inhibition level. The insecticidal activity of CDs against aphids was determined by direct spraying using the best concentration from the test on indicator plants. The parameters observed were aphid mortality at 12, 24, and 48 hours after the CDs spraying.
Pineapple peel and bilimbi fruit CDs were successfully synthesized with a size of 5,5–9,8 nm with an amorphous to crystalline form, possessing high luminescence and ultraviolet absorption capabilities. Each CD is composed of hydroxyl groups from the solvent, carbonized alkenes, and isothiocyanates, which are generally derived from natural plant compounds. Foliar spraying with CDs, both before and after TMV inoculation, delayed the incubation period by 1 day compared with the untreated control. Symptoms of TMV infection on C. amaranticolor leaves began with local chlorotic lesions that developed into NLL. Increasing the concentration of CDs used resulted in fewer NLL numbers. CD treatment significantly inhibited LLN symptoms compared with the untreated control, with relative inhibition rates ranging from 31%–91% depending on the type and concentration of CDs. Virus accumulation in the CDs treatment was detected as TMV-negative, with an effectiveness of reducing virus titer by 25%–53%. Based on the research results, the CDs application before and after virus inoculation demonstrated comparable effectiveness at the optimal concentration of 400 ppm.
Aphids Aphis gossypii Glover. are identified by their rounded body shape, long, slender legs, a pair of erect antennae, and varying body color from greenish-yellow to blackish-green. Microscopically, A. gossypii has distinctive morphological characteristics: a pair of cornicles and a cauda, with 2–3 setae at the tip of the abdomen. Spraying CDs onto A. gossypii aphids caused mortality ranging from 35%–55% at 48 hours after spraying. CDs derived pineapple peel and bilimbi fruit caused higher aphid mortality, but not significantly different from the ascorbic acid CDs used as a comparison, indicating relatively similar biological activity. Based on the research results, CDs derived pineapple peel and bilimbi fruit suppressed NLL symptoms caused by TMV and exhibited insecticidal activity against aphids, indicating their potential as resistance inducers, antiviral agents, and nano-bioinsecticides. This potential needs to be further studied for its effectiveness against mechanical infection of TMV in its native host, cucumber, and the effectiveness of CDs as a nanobioinsecticide needs to be increased through doping with other materials. | |
