Por: I.A Julio García
I.A Esteban Jiménez

Este fenómeno es parte del estrés abiótico e influye en el contenido de humedad del suelo, actividad metabólica, crecimiento y productividad de las plantas. Estos factores dañan procesos vitales en las plantas, como la fotosíntesis y la síntesis de proteínas, lo cual resulta en una disminución y descompensación hormonal y favorece la oxido reducción, disminuye la biomasa y rendimientos y, en ultimas, reduce la productividad y calidad del cultivo.

Las soluciones Valagro apoyan la capacidad de los cultivos para manejar diferentes tipos de estrés abiótico con el fin de aumentar los rendimientos, mejorar la calidad de las flores y obtener máxima rentabilidad, como se muestra en la figura 1.

Figura 1. Estrés abiótico vs. bioestimulantes.

Temperaturas bajas

FRÍO: El principal efecto del frío es la alteración de la estructura de las membranas celulares. Se presenta una variación de la fase liquida a fase gel, generando un cambio físico en la savia de la planta y afectando el movimiento de los lípidos dentro membrana plasmática.

En la fase gel, los lípidos contienen menor energía cinética y tienen menor movimiento lateral que en la fase líquida. La fase gel es muy dañina para la planta, produciendo metabolitos tóxicos y en especial una reducción del ATP.

En términos más prácticos el estrés por frío provoca una reducción en la velocidad de absorción del agua y nutrientes. Esto a su vez, disminuye la translocación interna de las soluciones absorbidas y afecta significativamente la absorción del potasio y del fósforo (Navarro, G M 2014).

Con bajas temperaturas los estomas permanecen abiertos a pesar de la falta de agua, la planta continúa perdiendo agua por transpiración y se deshidrata.

HELADAS: El daño por heladas se presenta a temperaturas menores de los 0°C y los daños aparecen por el aumento del volumen de los solutos al interior de la célula como se demuestra en la figura 3.

Figura 2. Cristalización intracelular.
  Figura 3. Cristalizacion intercelular.
Modelo de Levitt de entrecruzamiento de proteinas bajo condiciones de estrés por frio.
  1. Los grupos sulfhídrico de las proteínas se entrecruzan a temperaturas bajo cero grados centígrados.
  2. Las proteínas son disfuncionales.
  3. Se interrumpe el metabolismo.
  4. Se acumulan metabolitos tóxicos y la célula muere.

Respuestas de la planta al estrés

La primera respuesta es la Fase de alarma, en la cual se activan los mecanismos defensivos de los que dispone la planta para hacer frente al estrés. Esta activación conduce a la acomodación del metabolismo celular a las nuevas condiciones, a la activación de los procesos de reparación de la maquinaria celular dañada y a la expresión de las adaptaciones morfológicas adecuadas.

La segunda fase es la Fase de resistencia, en la que los cambios que se producen permiten a la planta alcanzar un nuevo estado fisiológico óptimo. Si la situación de estrés se mantiene durante un tiempo excesivo, la capacidad de resistencia se agota y la planta detiene nuevamente sus funciones. Si esto ocurre la planta entra entonces en el tercer proceso.

La tercera fase se denomina Fase de agotamiento, que culmina con la muerte de la planta si la condición de estrés no desaparece a tiempo. 

Si el estrés cesa, las funciones fisiológicas de la planta pueden regenerarse y esta puede alcanzar un nuevo estado fisiológico óptimo para las condiciones presentes; esta última fase se denomina Fase de regeneración (ecured.cu/estresabiotico pp. 464).

Respuesta de la planta al estrés por frio entre los 0°c y 10°c

En la figura 4 se puede observar la cascada transcripcional activada por el frio en Arabidopsis thaliana. Esta empieza con una señal originada en la baja temperatura ambiental que codifica a un complejo de proteínas de unión de calcio y la expresión de los genes COR. Estos generan tolerancia de la planta al fenómeno climático; ya sea por frío o heladas.

Figura 4. El frio en la planta activa el Calcium binding.

El papel del ion calcio es fundamental, ya que es el segundo mensajero más importante dentro de la célula vegetal y depende de una gran cantidad de proteínas de unión al calcio. Estas tienen la capacidad de regular la concentración de calcio2+ en el citosol. En este caso actúa como un sensor de la temperatura, es decir, decodificando señales.

Como resultado de la activación de la cascada transcripcional, se presentan una serie de cambios bioquímicos que incluyen la expresión de los genes COR. Estos mejoran la tolerancia a la congelación tanto en los cloroplastos como en los protoplastos; tiene un papel importante en la estabilización de las membranas contra el daño inducido por congelación (Michael F. Thomas, 1997). 

Temperaturas altas

Las plantas experimentan cambios morfológicos, fisiológicos y bioquímicos. Existen cambios en la relación hídrica de la planta, disminuye la fotosíntesis y la termo estabilidad de la membrana celular. Temperaturas mayores a los 40°C pueden causar quemaduras e inhibición de brotes nuevos y hojas, senescencia foliar y disminución del crecimiento radicular. Así mismo, algunas variedades de rosa presentan cambios en su coloración o manchas en los pétalos y menores rendimientos en la producción.

Figura 5. Daños causados por altas temperaturas.

Daños indirectos

Inanición. La inanición consiste en el deterioro de la planta debido a la falta de sustratos para realizar la respiración.

Envenenamiento. Sustancias toxicas como el etanol, acetaldehído y radicales libres causan daños en las células de la planta.

Deficiencia de biotina. Está dado por el incremento de radicales libres y el descenso de la síntesis endógena de biotina, debido a que la inanición causa la deficiencia de vitaminas y otras moléculas importantes.

Daños en ácidos nucleicos y proteínas. Debido al envenenamiento y a la deficiencia de biotina las células no pueden reparar el ADN o evitar daños en las proteínas y ácidos nucleicos.

Daños directos

Desnaturalización de las proteínas. Ruptura de los puentes de hidrogeno y de las interacciones hidrofóbicas no polares que activan los sistemas enzimáticos. La mayoría de las proteínas pierden su función en esta condición.

Licuefacción de los lípidos. Se refiere a la desnaturalización de los lípidos, presentando un cambio físico de sólido a líquido (según autor 2019).

Respuesta de la planta al estrés por calor

Morfológicamente, la planta puede enfrentar el estrés mediante cambios de su fisiología, como la reducción del tamaño celular, el cierre de estomas y aumento de la densidad de estomas, tricomas y mayores vasos de xilema.

  • Alta estabilidad de las proteínas bajo estrés por calor. Las proteínas estables a altas temperaturas tienen muchos puentes di sulfuro (S-S).
  • Alto contenidos de ácidos grasos saturados. Las membranas celulares de los organismos resistentes al calor son ricas en ácidos grasos saturados, porque estos son más fuertes y resisten la licuefacción.
  • La enzima glutatión peroxidaza destruye a los peróxidos orgánicos formados en los ácidos grasos poliinsaturados como producto del ataque de radicales libres oxigenados.
  • Alto contenido de ácidos orgánicos. protege la célula de compuestos tóxicos.
  • Proteínas de choque térmico. Son proteínas que se inducen en la planta bajo condiciones de estrés térmico y se producen especialmente en respuesta al calor.

Estas son responsables del plegamiento de las proteínas, su unión, translocación y degradación en muchos procesos. Estabilizan la membrana y juegan un papel crucial en la protección de las proteínas contra el estrés, reestableciendo la conformación normal de las proteínas y, por lo tanto, la homeostasis celular, permitiendo el funcionamiento de las células durante los episodios de estrés por temperaturas elevadas.

Globafol frente al estrés térmico

Globafol es un anti-estresante, transportador y activador del crecimiento de las plantas, obtenido a partir de materia orgánica y extractos vegetales seleccionados, y compuesto de aminoácidos, betaínas, factores de crecimiento y vitaminas.

Las betaínas son compuestos que actúan como osmolítos orgánicos, que protegen activamente contra el estrés osmótico, sequía, salinidad y elevadas temperaturas. La acumulación intracelular de estos compuestos favorece la retención de agua de las células, protegiéndolas de la deshidratación.

Las vitaminas y factores de crecimiento tienen una función antioxidante dentro de la membrana celular que protege el fotosistema II de la planta. Además, posee osmolitos orgánicos que protegen activamente contra diferentes tipos de estrés: salinidad, altas temperaturas, heladas, daños mecánicos y sequía.

Los aminoácidos como alanina, glicina, valina y cisteína están involucrados en funciones estructurales, metabólicas (enzimáticas) y de transporte que ayudan a mantener la reserva de aminoácidos dentro de la planta. Además, tienen un efecto positivo en la fertilidad del polen y la longitud del tubo polínico. Involucrado en la formación de tejidos y en síntesis de clorofila, incrementa la actividad fotosintética, y gracias al papel “agente quelatante natural”, actúa directamente en la permeabilidad de la membrana celular.

La isoleucina, tirosina y arginina aseguran la prevención y recuperación óptima de funciones metabólicas principales. Cuando estas funciones están comprometidas, ayudan a una rápida recuperación del crecimiento de la planta.

Las condiciones de estrés tienen efecto negativo en el metabolismo de la planta y esto reduce la calidad y la productividad. Cuando Globafol es aplicado antes, durante y después de un evento estresante, el uso de aminoácidos específicos en el producto por la planta asegura una prevención óptima y la recuperación de las funciones metabólicas principales. Adicionalmente, cuando estas funciones están comprometidas, contribuye a una recuperación del crecimiento de la planta.

Globafol funciona como carrier de moléculas y macronutrientes dentro del tejido de la planta. Cuando estos procesos se asocian a las proteínas (carrier) o a unos aminoácidos específicos como la glicina y el ácido glutámico gracias a su papel de agente quelatante natural, actúan directamente en la permeabilidad de la membrana celular. Globafol puede usarse con éxito en mezcla con fungicidas, insecticidas, herbicidas, fertilizantes y hormonas, siempre realizando una prueba de fitotoxicidad antes de la aplicación general al cultivo.

Bibliografía

  • Michael F. Thomas, 1997. Function and regulation of Arabidopsis thaliana COR (cold-regulated) genes.
  • ecured.cu/estresabiotico pp. 464