Por: I.A Alejandro Reyes
Departamento técnico 
Vecol S.A.

Introducción 

Se considera estrés en plantas a la presencia de un factor externo, provocado por el medio ambiente cambiante, entre otros factores, que ejerce una influencia negativa sobre su desarrollo óptimo. También se define como cualquier condición o sustancia desfavorable que afecte o bloquee el metabolismo, crecimiento o desarrollo de las plantas (Kranner et al., 2010). Es un concepto que puede ser relativo, ya que una determinada situación medioambiental puede resultar estresante para una especie y no para otras. Hay que tener en cuenta que los diferentes tipos de estrés no se dan de forma aislada. A lo largo de su ciclo vital, las plantas están expuestas a un gran número de condiciones o factores estresantes que pueden dividirse en:

Factores abióticos: físicos y químicos.

  • Sequía (estrés hídrico).
  • Exceso de sales en el suelo (estrés salino).
  • Calor, frío y congelación (estrés por temperaturas extremas).
  • Luz.  
  • Encharcamiento e inundación (estrés por anaerobiosis).
  • Estrés por contaminantes medioambientales (CFC, ozono, herbicidas, metales, etc.).
  • Deficiencia en elementos minerales (estrés nutricional).
  • Viento, suelo compacto (estrés mecánico).
  • Lesiones o heridas.
  • Cambio abruptos de temperatura y humeda

Factores bióticos: por la acción de seres vivos.

  • Grandes y pequeños animales.
  • Otras plantas.
  • Insectos.
  • Bacterias, hongos y virus.
  • Nemátodos.

El estrés abiótico y las alteraciones en el sistema antioxidante

El funcionamiento del metabolismo aeróbico genera y consume, de forma continua y controlada, una amplia variedad de especies de oxígeno reactivas (ROS) en concentraciones bajas en los tejidos vegetales. Sin embargo, bajo condiciones ambientales que generen estrés a las plantas se induce una restricción de la difusión del CO2 atmosférico al interior de la hoja; ello reduce la proporción CO2/O2, en el interior del cloroplasto, lo que favorece la foto reducción de O2 por el fotosistema I. Como consecuencia, se genera una sobre producción de especies de oxígeno reactivas (ROS) que producen daños oxidativos en las células y los tejidos.

Diagrama

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Algunas especies de oxígeno reactivas (ROS):

  • Anión superóxido.
  • Peróxido de hidrógeno.
  • Radicales hidroxilos.

Estos compuestos reaccionan muy fácilmente con las macromoléculas biológicas más importantes, desencadenando procesos destructivos oxidativos capaces de bloquear el metabolismo celular. A nivel metabólico, este tipo de sustancias es regulado por antioxidantes como los siguientes:

Enzimáticos

  • Catalasa.
  • Peroxidasas. 
  • Superóxido dismutasa. 
  • Ascorbato peroxidasa.
  • Glutatión reductasa.

Antioxidantes no enzimáticos:

  •  Glutation.
  • Ascorbato.
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Se han detectado cambios en los contenidos o actividad de estas enzimas en periodos de estrés en los cultivos.

El estrés abiótico y su impacto en la producción

La producción de especies de oxígeno reactivas (ROS) sucede naturalmente en los tejidos vegetales en donde tienen funciones importantes en la señalización intracelular. Sin embargo, bajo condiciones de estrés, los niveles de ROS pueden aumentar dramáticamente resultando en un daño significativo a las estructuras celulares. Las células dañadas por excesiva producción de ROS pierden su estructura y sus respectivas funciones; por lo tanto, no pueden apoyar los procesos que ocurren en las hojas, lo que conduce a la interrupción de los procesos fisiológicos de toda la planta.  Si la interrupción ocurre durante los estados críticos de crecimiento y desarrollo, como la floración o cuaje de frutos, se produce el aborto de flores y frutos lo que conduce a una severa reducción del rendimiento.  

Se ha determinado en diferentes cultivos (cebada, maíz, papa, soya, remolacha azucarera, y trigo, entre otros) que el estrés abiótico puede reducir el rendimiento significativamente. De acuerdo con Bray et al., esto significa que del 100% del potencial de producción acorde al genotipo de los cultivos, hasta el 65% puede llegar a ser afectado negativamente.

Manejo de estrés abiótico y mitigación de su impacto en la producción

Para mitigar y controlar el estrés abiótico y sus efectos en la producción de los cultivos, existen varias estrategias de manejo, pero hay que tener en cuenta lo siguiente:

  • Identificar y controlar en la medida de lo posible la condición que está generando  estrés al cultivo.
  • Aplicación preventiva de productos que permitan a las plantas estar preparadas a una condición de estrés.
  • Aplicación correctiva de productos que permitan a las plantas enfrentar la condición de estrés.

La tecnología MAC® como herramienta del manejo del estrés abiótico

MAC® es una tecnología patentada en Estados Unidos cuya sigla significa “Metabolite Active Compounds” o Componentes Metabólicamente Activos. Estos compuestos se extraen a nivel celular de microrganismos seleccionados (bacterias y hongos) y son fermentados en un proceso de multietapas en biorreactores controlados por computador, donde finalmente por cambios de presión y temperatura se extraen con las siguientes características:

  • Partículas de bajo tamaño molecular o nanopartículas, teniendo en cuenta que son extraídos de microorganismos.
  • Con base en su proceso de fermentación, son 100% orgánicos, ya que adicionalmente dentro de las materias primas en su fabricación y formulación no hay compuestos de síntesis química.
  • Altamente sistémicos. Dado su tamaño de partículas y su naturaleza orgánica pueden moverse muy bien a través de las células y tejidos vegetales.
  • Ausentes de metales pesados y micotoxinas, gracias al proceso de fermentación controlado por computador y al sistema de calidad de selección de materias primas y proveedores. 

La fracción inorgánica está compuesta por minerales acomplejados con agentes quelatantes orgánicos de bajo peso molecular y elementos menores de origen orgánico; la fracción orgánica está compuesta de varios tipos de compuestos orgánicos que generan diferentes efectos en las plantas, como estimular varias vías metabólicas y enzimas a nivel fisiológico, bioestimulando a la planta, optimizando el proceso fotosintético y preparándola para superar los efectos negativos del estrés.

Los tipos de compuestos disponibles para esta tecnología son los siguientes:

  • Bioestimulantes/promotores de crecimiento/precursores hormonales (glicina betaína, vitaminas, nucleótidos, precursores hormonales, precursores de clorofila etc.). 
  • Elicitores (oligosacáridos, glucopéptidos, péptidos, etc.).
  • Antioxidantes (tocoferoles, polifenoles, ascorbatos etc.).
  • Demás compuestos orgánicos como aminoácidos, ácidos carboxílicos, etc.  

Para controlar el estrés de las plantas la tecnología MAC tiene dos modos de acción:

  • Captura de especies de oxígeno reactivas (ROS) por parte de los compuestos MAC antioxidantes (tocoferoles, polifenoles, ascorbatos etc.).
  • Estimulación para sobreproducción de enzimas reguladoras de especies de oxígeno reactivas (ROS) por parte de los compuestos MAC elicitores (oligosacáridos, glucopéptidos, péptidos, etc.).

En un ensayo realizado en las instalaciones de Verdesian Lifesciences en Salt Lake, Utah, Estados Unidos, se pusieron bajo una condición de baja temperatura (4 oC durante 1 hora) plantas de Arabidopsis thaliana. La mitad de las plantas fue tratada con productos de Tecnología MAC y la otra mitad fue controlada sin aplicación alguna. Pasada una hora de exposición a esta condición extrema, las plantas tratadas presentaron un mínimo de síntomas de estrés en comparación con las plantas sin tratar, que manifestaron síntomas muy fuertes como clorosis foliar, entre otros.

Se tomaron hojas de las plantas de ambos tratamientos y se realizó una tinción de azul con solución NBT -que permite ver el radical superóxido-. Como resultado, en las plantas sin tratar el contenido de especies de oxígeno reactivas (ROS) fue muy alto a nivel foliar comparado con las plantas tratadas con la tecnología MAC. En las plantas sin tratar, así mismo, hubo una mayor expresión de síntomas de estrés por frío. Por el contrario, en las plantas tratadas con la tecnología MAC la concentración de ROS y los síntomas por estrés fueron bajos.

Escala de tiempo

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Productos con tecnología MAC ®

Flower Crop®

  • Dosis recomendada: 0.5 a 1 cc/Lt agua para aplicación foliar. 
  • Tipo de producto: bioestimulante y antiestresante orgánico foliar
  • Tipo de formulación: Solución Líquida
  • Formulador:  Verdesian Life Sciences, CLI, Salt Lake City, Utah, USA.
  • Registro de venta ICA N.º: 6166
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Cyto Seed®

  • Dosis recomendada: 0.5 a 1 gr/Lt agua para aplicación en drench a la cama de cultivo. 
  • Tipo de producto: bioestimulante y antiestresante orgánico. Tratamiento semilla.
  • Tipo de formulación: Polvo soluble
  • Formulador: Verdesian Life Sciences, CLI, Salt lake City, Utah, USA.
  • Registro de venta ICA N.º: 5464
¡OJO!¡Hasta el 65% de productividad se puede perder por efecto del estrés abiótico en las plantas!
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En Vecol contamos con equipos de medición de clorofila que determinan los niveles de estrés de tus plantas. Contáctanos para que nuestros técnicos te visiten sin costo y evites pérdidas de productividad en tu cultivo. 

Celular: 312 – 4914310 | I. A. Abel Reyes | Promotor Técnico Vecol S.A.

Bibliografía

– Bray, Bailey-Serres and Weretilnyk. 2000. Responses to abiotic stresses. In: W Gruissem, B. Biology of Plants. American Society of Plant Physiologists, Rockville, MD, pp 1158–1249.

– Ramakrishna Akula & Gokare Aswathanarayana Ravishankar (2011) Influence of abiotic stress signals on secondary metabolites in plants, Plant Signaling & Behavior, 6:11, 1720-1731, DOI: 10.4161/psb.6.11.17613

– Rodríguez, Canales, Borrás-Hidalgo 2005, Molecular aspects of abiotic stress in plants, Plant Division, Center for Genetic Engineering and Biotechnology, CIGB Biotecnología Aplicada 2005;22:1-10

– Cramer, Urano, Delrot, Pezzotti4 y Shinozaki, 2011, Effects of abiotic stress on plants: a systems biology perspective Plant Biology 2011, 11:163 http://www.biomedcentral.com/1471-2229/11/163