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CÓMO MITIGAR EL ESTRÉS OXIDATIVO

El cambio climático está generando importantes episodios de estrés en los cultivos, como son la sequía, cambios meteorológicos extremos, problemas de salinidad etc. 
Este empeoramiento de las condiciones meteorológicas pone en peligro las producciones agrícolas, generando numerosas pérdidas económicas. Uno de los efectos que conlleva este tipo de estrés en la planta, es la sobre acumulación de especies reactivas de oxígeno (ROS), incluidos los radicales libres, produciendo un estrés oxidativo en la planta. Aunque las ROS se forman en la planta como parte del metabolismo celular normal, la sobreacumulación debida al estrés daña gravemente los ingredientes celulares necesarios, incluidos carbohidratos, proteínas, lípidos, ADN, etc. debido a su naturaleza altamente reactiva (Hasanuzzaman et al., 2020, Xie et al., 2019).

Conseguir un equilibrio ROS adecuado permite reacciones redox óptimas y la regulación de numerosos procesos esenciales como son el desarrollo y el crecimiento y por consiguiente la producción

¿CÓMO PROTEGEMOS A LOS CULTIVOS DEL ESTRÉS OXIDATIVO?

Al igual que en las personas, en las plantas existen sustancias capaces de mantener un nivel óptimo de ROS evitando consecuencias negativas y neutralizando los radicales libres, los llamados ANTIOXIDANTES.
Los antioxidantes eliminan directa o indirectamente las ROS y/o controlan la producción de estas. 
El sistema de defensa antioxidante de la planta consta de antioxidantes no enzimáticos de bajo peso molecular y algunas enzimas antioxidantes. Los antioxidantes no enzimáticos como AsA, GSH, α-tocoferol, compuestos fenólicos (PhOH), flavonoides, alcaloides y aminoácidos no proteicos funcionan de manera coordinada con enzimas antioxidantes como SOD, CAT, POX, polifenol oxidasa (PPO), APX , MDHAR, DHAR, GR, GPX, GST, TRX y PRX para inhibir la sobreproducción de ROS (Hasanuzzaman., et al 2020).
 
BIOKELAT® es una línea de fertilizantes foliares con efecto bioestimulante y elicitor, complementada con macro y microelementos complejados de forma orgánica. Está formulado a partir de un proceso de fermentación multietapas en un medio rico en el alga Ascophyllum nodosum, aminoácidos y azúcares. BIOKELAT® incrementa la concentración de antioxidantes (α-tocoferol y ácido ascórbico), mitigando el estrés oxidativo en las plantas. 
En ensayos realizado con BIOKELAT® bajo diferentes condiciones de estrés  conseguimos:


Número de flores por plantas al final de las condiciones de estrés hídrico.
Letras distintas indican diferencias estadísticas entre los tratamientos ANOVA, Duncan p<0.05. I*: incremento respecto al control calculado mediante la fórmula de Abbott

Ensayo 3: Ensayo de evaluación de BIOKELAT®️, para aumentar la tolerancia de la planta al estrés salino.

 

Peso seco de las plantas al final del ensayo

I*: incremento respecto al control calculado mediante la fórmula de Abbott. ES: estrés salino

 

Número de botones florales por plantas al final del ensayo
I*: incremento respecto al control calculado mediante la fórmula de Abbott. ES: estrés salino

 

 
Fuentes:

  • Hasanuzzaman, M., Bhuyan, M. H. M., Zulfiqar, F., Raza, A., Mohsin, S. M., Mahmud, J. A., … & Fotopoulos, V. (2020). Reactive oxygen species and antioxidant defense in plants under abiotic stress: revisiting the crucial role of a universal defense regulator. Antioxidants, 9(8), 681.
  • Xie, X., He, Z., Chen, N., Tang, Z., Wang, Q., & Cai, Y. (2019). The roles of environmental factors in regulation of oxidative stress in plant. BioMed research international, 2019.
  • León, 2017
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Microbioma frente a estrés salino

La escasez mundial de recursos hídricos, en conjunto con la salinización del suelo, se vuelven factores abióticos que limitan el desarrollo de las plantas, se estima que un 50% de las tierras cultivables estarán afectadas por estos tipos de estrés para el 2050 (FAO).
El estrés ambiental es una fuerte restricción para el aumento de la productividad y de la extensión de los cultivos. Incluso bajo condiciones de producción protegida como invernaderos y túneles se presentan eventos de estrés abiótico que disminuyen la productividad y calidad de los cultivos. La salinidad en el suelo o en el agua de riego es uno de los factores ambientales que más limita la producción vegetal. En España se calcula que unas 800.000 hectáreas son improductivas debido a la alta concentración de sales que poseen.
Uno de los síntomas característicos de la salinidad en las plantas es la aparición de zonas cloróticas y, a más largo plazo, la aparición de zonas necróticas en los márgenes de las hojas; síntomas que afectan directamente al crecimiento de las plantas y al peso del fruto, entre otros.
El microbioma rizosférico juega un papel muy importante en el desarrollo de las plantas, este cuenta con diversas estrategias que ayudan a las plantas a enfrentarse a diferentes tipos de estrés biótico (patógenos, herbívoros, etc.) y abiótico (salinidad, sequía, temperaturas extremas o toxicidad por metales pesados). Algunos de los mecanismos más importantes involucrados en mitigar el estrés son la regulación de fitohormonas, la resistencia sistémica inducida (ISR), la producción de antioxidantes y la degradación del etileno, entre otros.
En condiciones de salinidad el efecto de protección de las PGPRs consiste en reducir la producción de etileno. El etileno es una hormona vegetal (fitohormona) indispensable (Hahm, et al 2017, Subramanian et al., 2016) durante todo el ciclo de vida de las plantas; puede estimular o inhibir procesos fisiológicos como la regulación de la germinación, la elongación y proliferación celular, la maduración de los frutos o la senescencia y la caída de hojas y frutos. El etileno es reconocido, principalmente, como regulador clave en la respuesta de las plantas al estrés biótico o abiótico.
Una vez formado el etileno, estimula cambios morfológicos y fisiológicos en las células de tejidos como la raíz, el tallo, las hojas o los frutos. Estos cambios son los que finalmente llegamos a observar en las plantas estresadas (daños).
Existen microorganismos (PGPR) que ayudan a las plantas a disminuir las concentraciones de etileno, generado por los cambios desfavorables en el ambiente, y de este modo evitar la senescencia y la muerte prematura.
Estos microorganismos, cuentan con la capacidad de sintetizar una proteína que rompe el compuesto ácido 1-aminociclopropano-1-carboxílico (ACC), responsable da la formación de etileno, llamada desaminasa del ACC o ACC desaminasa.
 

 
Esquema 1. Mecanismo anti-estrés de las plantas y modo de acción de BACNIFOS®️ (producto a base de microorganismos beneficiosos).
*SAM sintetasa: enzima S-adenosil-L-metionina sintetasa; SAM: S-adenosil-L-metionina; ACC: ácido 1-aminociclopropano-1-carboxílico; ACC sintasa: ácido 1-aminociclopropano-1-carboxílico sintasa
Esta enzima evita que el ACC sea transformado en etileno, y en su lugar se libere amonio NH3 (el mismo presente en el aminoácido L-metionina), y α-cetobutirato (α-CB) (un metabolito común de plantas y animales); ambos compuestos pueden ser metabolizados por la planta o por las bacterias.
Con este mecanismo antiestrés, las PGPR obtienen una fuente de nitrógeno y, por otro lado, se abre un canal de sumidero para el ACC, provocando que los niveles de ACC dentro de la planta disminuyan, y por tanto la cantidad de etileno que podría llegar a formarse, también se reduzca. Finalmente, gracias a las rizobacterias, las plantas aumentan su resistencia a los efectos inhibitorios del etileno producido como consecuencia directa del estrés biótico y abiótico.
TRICHODEX® como empresa comprometida con el medioambiente, ha desarrollado dentro de su línea de biofertilizantes basados en el microbioma, el producto BACNIFOS®️ con bacterias altamente eficaces en la formación de ACC desaminasa y por tanto capaces de mitigar el efecto nocivo en la plantas en condiciones de estrés.
BACNIFOS® en un ensayo de pimiento con estrés salino severo, aumenta la longitud de las plantas y el número de botones florales, en un 29,7% y 51,6% respectivamente (con respecto al control bajo estrés salino) mejora así los parámetros fisiológicos y productivos del cultivo.
 

 
 
Bibliografía

  • FAO,http://www.fao.org/soils-portal/soil-management/manejo-de-suelos-problematicos/suelos-afectados-por-salinidad/more-information-on-salt-affected-soils/es.
    Página vista: Julio ,2019
  • Mi-Seon Hahm, Jin-Soo Son, Ye-Ji Hwang, Duk-Ki Kwon y Sa-Youl Ghim. 2017 Alleviation of Salt Stress in Pepper (Capsicum annum L.) Plants by Plant Growth-Promoting Rhizobacteria , JMB , DOI: 10.4014/jmb.1609.09042
  • Subramanian P, Kim K, Krishnamoorthy R, Mageswari A, Selvakumar G, Sa T. 2016 Cold Stress Tolerance in Psychrotolerant Soil Bacteria and Their Conferred Chilling Resistance in Tomato (Solanum lycopersicum Mill.) under Low Temperatures. PLoS ONE 11(8): e0161592. doi:10.1371/journal.pone.0161592
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