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 humedad
  • 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.

Algunas especies de oxígeno reactivas (ROS):

  • Anión superóxido.
  • Peróxido de hidrógeno.
  • Radicales hidroxilos.
  • Oxígeno en estado de singlete.

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 lo siguientes:

  • Enzimáticos: 
  • Catalasa.
  • Peroxidasas.
  • Superóxido dismutasa. 
  • Ascorbato peroxidasa.
  • Glutatión reductasa.
  • Antioxidantes no enzimáticos:
  •  Glutation.
  • Ascorbato.

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, papas, 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 el 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 de origen orgánico ayudan a 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, permitiendo mejorar rendimientos y  calidad de las cosechas. Dentro de los compuestos disponibles se encuentran:

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

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

  1. Captura de especies de oxígeno reactivas (ROS) por parte de los compuestos MAC antioxidantes.
  2. Estimulación para sobreproducción de enzimas reguladoras de especies de oxígeno reactivas (ROS). 

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 Co 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 a comparación de 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.

Efecto de la Tecnología MAC en la fotosíntesis

La aplicación de la tecnología MAC tiene los siguientes efectos en las plantas:

  • Incrementar los contenidos de clorofila (A y B).
  • Incrementar de tasa fotosintética en un 16% (promedio). 
  • Incrementar la cantidad de oxígeno molecular O2.

Esta tecnología aprovecha el poder de estos compuestos metabólicamente activos y mejora el desarrollo y rendimiento de la planta a través de variados modos de acción debido a que son compatibles con varias vías metabólicas, enzimas y reacciones bioquímicas a nivel fisiológico.

Con mayores contenidos de clorofilas se aumenta la tasa fotosintética y, por lo tanto, es posible tener mayores rendimientos en producción. En estudios realizados en Estados Unidos por la Universidad de Arkansas en algodón y arroz, se obtuvo un aumento cercano al 22% de la tasa fotosintética con la aplicación de la tecnología MAC, como se muestra a continuación:

Flower Crop®

Flower Crop® es un producto bioestimulante y antiestresante obtenido bajo la tecnología patentada en Estados Unidos –MAC (Metabolite Active Compounds), el cual está diseñado para:

  • Bioestimular apoyando varias vías metabólicas. Optimiza expresión génica y su potencial de producción.
  • Controlar estrés abiótico gracias al efecto antioxidante de sus compuestos y activación de enzimas reguladoras de especies de oxígeno reactivas (ROS).
  • Ayudar a la absorción e incorporación metabólica eficiente de nutrientes.

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