Por: Departamento Técnico de Valagro
Las oligosacarinas
Las plantas se encuentran constantemente expuestas a microorganismos e insectos, cuya interacción puede ser compatible e incluso favorecer su desarrollo de forma simbiótica. Sin embargo, la presencia de depredadores u organismos fitopatógenos como virus, hongos, bacterias y nematodos pueden ocasionar pérdidas parciales o totales en la producción de cultivos agrícolas (García et al., 2009).
En la última década los fisiólogos vegetales se han interesado en el estudio de ciertos oligosacáridos derivados de la pared celular de plantas y hongos que en concentraciones bajas presentan actividad biológica, llamados oligosacarinas (Vorwerk et al., 2004). Estas se generan por hidrólisis enzimática de la pared celular y se cree que están involucradas en varios procesos de desarrollo de la planta. Las oligosacarinas son reconocidas en la superficie celular por diferentes receptores, lo que resulta en la estimulación de diferentes vías metabólicas y un incremento de la resistencia sistémica adquirida -SAR, aún cuando la planta no posea genes determinantes de la resistencia específica a cierto patógeno (Silipo et al ., 2010; Camarena – Gutiérrez et. Al, 2007).
Las oligosacarinas son moléculas liberadas de la pared celular que funcionan como mensajeros químicos hormonales que regulan los mecanismos de defensa de las plantas que se originan por hidrólisis enzimática de la pared celular, lo que resulta la estimulación de diferentes vías metabólicas y un incremento de la resistencia sistemática adquirida SAR.
La pared celular de los hongos y plantas está integrada principalmente por carbohidratos complejos. Algunos fragmentos derivados de estos carbohidratos poseen actividad elicitora (señalización) en las plantas y se conocen como oligosacarinas (Guevara, Hernández y Martínez, 2010). La comprensión de los mecanismos de acción y la cascada de señales, que regula la expresión génica y estimula síntesis de efectores moleculares (células que ejecutan respuestas ante los estímulos) asociados con las reacciones de protección en las plantas, es regulada por las oligosacarinas.
Particularmente los hongos producen glucanasas (galacturonasas y xilasas) que fragmentan a los polisacáridos de la pared celular vegetal para iniciar el proceso de infección de los tejidos. Los oligosacáridos generados por estas enzimas representan una fuente de carbono para los hongos, pero a su vez actúan en los tejidos afectados mediante la estimulación de reacciones de protección. Por consiguiente, en las plantas se sintetizan proteínas inhibidoras de glucanasas fúngicas para retardar la degradación de su pared celular, lo que a su vez incrementa el tiempo de vida de los oligosacáridos biológicamente activos (oligosacarinas). Después del proceso de infección de los hongos, las plantas liberan endoglucanasas que fragmentan la pared celular fúngica y originan oligosacáridos, que también activan reacciones y protección en la célula vegetal. En los hongos se sintetizan proteínas inhibidoras de glucanasas para prevenir la degradación de su propia pared celular. Así, la relación entre los efectores moleculares liberados durante la interacción planta – patógeno determina en gran medida el grado de patogénesis (Agrios, 2005).
Uno de los principales compuestos de defensa de las plantas son las fitoalexinas, que básicamente son compuestos antimicrobiales metabolitos secundarios bajo peso molecular que muestran fuertes evidencias de la resistencia de las plantas a enfermedades (García y Pérez, 2003). Definidas por Muller como compuestos producidos bajo la influencia de dos sistemas metabólicos: huésped y patógeno.
Las fitoalexinas se sintetizan en las células sanas adyacentes a las células dañadas y se acumulan tanto en tejidos necróticos resistentes, como susceptibles, es decir, se producen restringidamente en un sitio alrededor del lugar de la infección (Agrios, 1996). Después de una infección son sintetizadas rápidamente, casi en horas después del ataque del patógeno y son tóxicas para un amplio espectro de hongos y bacterias patógenas (Taíz y Zeiger, 1991).
Elicitores y su mecanismo de acción
El reconocimiento entre las plantas y sus patógenos se debe primeramente interactuar con los procesos de la superficie celular del hospedero (Hématy et al., 2009). La señal enviada hacia el interior de la célula depende del tipo de interacción, así como la rapidez y especificidad de la respuesta. Por su parte, las plantas son organismo sésiles y cuentan con mecanismos sofisticados para detectar a sus patógenos (Silipo et al., 2010). Se trata de la mutua señalización entre la planta hospedera y un patógeno potencial. Una clase de moléculas llamadas elicitores intervienen en el intercambio de señales entre la planta y su patógeno y estimulan reacciones de protección en las plantas (Yoshikawa et al., 1993). El término se refiere a moléculas y otros estímulos que favorecen la síntesis de fitoalexinas (Keen, 1975).
Estas fitoalexinas presentan propiedades antimicrobianas y elevan la resistencia de las plantas, por lo que son componentes importantes de los mecanismos de protección de las células vegetales (Mert, 2002).
Las reacciones de protección son 3 tipos de modificaciones metabólicas:
- Estimulación intensa de las vías metabólicas secundarias que conduce a la producción acumulación de fitoalexinas y especies reactivas de oxígeno.
- Reforzamiento de las barreras mecánicas naturales de las células vegetales (Glicoproteínas, lignina y calosa).
- Producción de péptidos y proteínas defensivas, la mayor parte de ellas conocidas como proteínas relacionadas con la patogénesis PR.
El oxido de potasio
Las funciones del potasio en la nutrición vegetal
El potasio es uno de los macronutrientes más importantes en el crecimiento y desarrollo de las plantas, ya que participa en diferentes procesos bioquímicos y fisiológicos. Desempeña funciones esenciales en la activación enzimática, síntesis de proteínas, fotosíntesis, osmorregulación, actividad estomática, transferencia de energía, transporte en el floema, equilibrio anión-catión y resistencia al estrés biótico y abiótico.
Nutriente clave en la relación planta – agua
El potasio es nutriente clave en la relación agua-planta al ayudar a las plantas a mantener altos niveles de turgencia, es decir, niveles adecuados de agua en las plantas. El rol del potasio en la apertura y cierre de los estomas: los estomas se abren cuando las células guarda acumulan potasio, reduciendo el potencial hídrico de las células y obligándolas a absorber agua por ósmosis.
La apertura y cierre de los estomas es posible debido a que el potasio se acumula en las células que rodean a los estomas (también conocidos como células guarda), haciendo que a través de osmosis las células acumulen agua.
Fotosíntesis
Quizá el papel más importante del potasio se da en el proceso de la fotosíntesis, donde participa en la activación de enzimas e interviene en la producción del adenosín trifosfato (ATP). Además, el balance de carga eléctrica en el sitio de producción de ATP se mantiene con iones de K+. Cuando las plantas tienen deficiencia de este elemento, la tasa de fotosíntesis y la tasa de producción de ATP se reducen, así como todos los procesos dependientes del ATP. En este sentido, debido a su contribución para la presión osmótica y la turgencia de las células, el potasio desempeña un papel esencial en la apertura y cierre de los estomas que regulan la transpiración y la absorción de CO2.
Transporte de los fotoasimilados por medio del floema
Por otra parte, el potasio desempeña un papel crítico en el transporte de azúcares en el floema. Como se sabe, los órganos fuentes (principalmente las hojas), son los encargados de llevar a cabo el proceso de fotosíntesis, y a través de este proceso se producen fotoasimilados que posteriormente son trasportados por el canal del floema hasta los órganos sumideros (flores, frutos, raíces, etc.). La carga de los fotoasimilados en el floema es impulsado por la ATPasa, y el potasio es el elemento encargado de activar esta enzima. Al limitar la llegada de carbohidratos a los órganos demanda, estas no logran la longitud o el tamaño adecuado.
Activación enzimática
El catión K+ participa en la actividad catalítica de más de 60 enzimas en los vegetales, entre ellas la enzima ATPasa. El potasio es un catión monovalente que interactúa con las enzimas; activa las enzimas induciendo cambios en la conformación de la proteína enzimática. En general, este cambio inducido por el potasio favorece la velocidad de las reacciones catalíticas. También se ha demostrado que la cantidad de este nutriente presente en la célula determina cuántas reacciones impulsadas por enzimas puede activarse en cualquier momento.
Síntesis proteica
El potasio desempeña un papel elemental en la síntesis y activación de la enzima nitrato reductasa (NR), y esta a su vez es considerada una enzima clave del proceso de asimilación del N. El potasio mantiene una relación estrecha en la absorción, translocación y asimilación de los NO3- en las plantas, siendo estos la materia prima para la formación de las proteínas.
Elongación celular
Uno de los requisitos para la elongación celular es la acumulación de soluto para crear el potencial osmótico interno necesario para la presión de turgencia. El potasio es el principal soluto requerido en las vacuolas para la elongación de las células debido a que aumenta el potencial osmótico favoreciendo la entrada de agua. Por lo tanto, el potasio es un nutriente fundamental para la elongación celular, principalmente para el crecimiento de las raíces. La falta de potasio, además de afectar el crecimiento radicular, también limita la absorción de agua y otros nutrientes al tener menor cantidad de pelos absorbentes. Lo anterior se acrecienta en suelos con contenidos bajos de nutrientes y bajo contenido de agua disponible en el suelo.
La calidad de los cultivos
El potasio se ha asociado con la nutrición de calidad para la producción de cultivos. Debido a su papel fundamental en la fotosíntesis, la respiración y la activación de enzimas, el potasio tiene una influencia significativa tanto en el crecimiento como en la calidad de frutas y hortalizas. Además, al tener cultivos con buen sistema radicular, las plantas pueden absorber agua y nutrientes que posteriormente favorecen al desarrollo del cultivo. Algunos cultivos que demandan alta cantidad de potasio son los cítricos y el banano, incluso los requerimientos llegan a ser similares a los del nitrógeno.
Resistencia al estrés abiótico y biótico
Durante la evolución de las plantas se han desarrollado una gama de mecanismos para tolerar a las condiciones de estrés biótico y abiótico. Actualmente se sabe que los nutrientes juegan un papel esencial en la resistencia del estrés de las plantas, pero de los 17 elementos esenciales en la nutrición de los cultivos, el potasio (K) desempeña una función fundamental en la resistencia de las plantas al estrés.
Las saponinas
Pertenecen a la familia de esteroides glucósidos. Interactúan con la fisiología del agente estresante cambiándo la salud de la planta.
Las plantas poseen mecanismo de defensa activos y pasivos que constituyen el sistema inmunológico
Defensas pasivas: constituyen las barreras
Defensas activas: son unos compuestos y una actividad antibiótica producida por el tejido huésped que actúan como un sistema de control capaz de identificar las células o las moléculas externas activando la respuesta de defensa rápida.
El glutatión
Es un antioxidante enzimático de bajo peso molecular. Su contenido son tres aminoácidos: ácido glutámico, cisteína y glicina. Se caracteriza por tener un enlace peptídico entre el grupo amino de la cisteína y el grupo carboxilo del glutamato. Reduce el peróxido de hidrogeno, que es toxico en las plantas y existe en plantas, animales y en el ser humano. El glutatión y el ácido ascórbico o vitamina C son los dos antioxidantes por excelencia en las plantas en las que se encuentra en altas concentraciones. La falla en su síntesis puede ser totalmente letal, debido a las múltiples funciones que desempeña, entre ellas la oxidación de componentes celulares como proteínas, ácidos nucleicos y lípidos, lo que conllevaría a una baja en productividad. En la medida en que la planta pueda producir glutatión, va a poder defenderse de factores adversos como la sequía, altas temperaturas ,suelos salinos y otros tipos de estrés abióticos como daños mecánicos (granizo, podas severas) y así la planta puede controlar su crecimiento y producción.
El glutatión es precursor de las fitoalexinas y puede quelatar los metales pesados incluyendo el cadmio penetrando en el citoplasma de la célula y trasladando los metales en exceso a la mitocondrias que son los órganos excretores de las plantas. De ahí que nuestro producto KENDAL tenga ese poder desintoxicante y se pueda aplicar en mezcla de los PPC que causan alguna fitotoxicidad en las plantas; convirtiéndose en un elemento fundamental no solo como inductor de resistencia, sino también como un desintoxicante que elimina no solo metales sino que también elimina las toxinas que liberan los hongos que destruyen la pared celular.
Kendal en el cultivo de flores experiencia en campo.- Ensayo
Objetivo
Evaluar la eficacia de productos utilizados en la floricultura para la estimulación de defensas naturales de la planta en la prevención de mildeo velloso en rosa (Peronospora sparsa) en la variedad Vendela.
Metodología
El ensayo se realizó en una finca ubicada en el Municipio de Madrid (Cundinamarca) con una altura de 2554 msnm y temperatura promedio de 14ºC.
Se hicieron aplicaciones foliares al tercio medio y superior de la planta con un volumen de 8L/cama, en planta de 8 años.
Diseño estadístico
- Diseño: diseño de bloques al azar, con 7 tratamientos y tres repeticiones.
- Unidad experimental: Una nave que corresponde a 8 camas.
- Número de aplicaciones: 14 equivalente a un ciclo productivo.
- Frecuencia de aplicación: semanal.
- Tamaño de muestra: Se marcaron 30 tallos en estado fenológico yema cero en las camas centrales de la nave.
Se aplicó con 6 días libres y en mezcla con los productos de rotación para protección del cultivo.
Variables
- Incidencia: Se determinó la presencia de la enfermedad en tallo y hoja. Se monitorearon semanalmente desde la semana 6 hasta una semana después de la última aplicación.
- Peso de material fresco erradicado: se recolectaron hojas que presentaran la sintomatología de la enfermedad en cualquier estado de infección semanalmente.
- Número de tallos erradicados: Conteo de tallos erradicados por estado avanzado de la enfermedad o por defoliación se monitoreo semanalmente.
Resultados
Conclusiones
El KENDAL y el fosfito monopotásico y dipotásico: 45.8%, presentan los mejores resultados para todas las variables, sin embargo el KENDAL en análisis del peso de material erradicado mostró el mejor comportamiento. Esto tiene un impacto en la disminución del tiempo de erradicación ya que aumenta las defensas de la planta contra el patógeno mejorando la calidad de los tallos, disminuyendo la severidad de la enfermedad y reduciendo los costos. También nutre la planta, lo que contribuye ostensiblemente al mejoramiento de la calidad .
Es de suma importancia notar que estos productos no son la solución “mágica” al problema. Estos compuestos son solo una herramienta de ayuda a los programas de manejo integrado de la enfermedad.
