Cuando pensamos en oxidación versus reducción y tomamos al Manganeso como ejemplo (aunque esto también es cierto para otros minerales traza como el Fierro, el Cobalto y el Cobre); este elemento solamente es biodisponible y fisiológicamente activo para las plantas en su forma reducida, es decir, tenemos formas reducidas versus formas oxidadas (Manganeso reducido ð Mn++ / Manganeso oxidado ðMn++++ )
Existen múltiples estados de oxidación, en el caso del Fierro se puede tener un doble, triple o cuádruple positivo (Fe++, Fe+++, Fe++++). Al respecto, es importante establecer una diferencia significativa que hemos observado en campo en relación con ambos elementos.
Las plantas no parecen absorber Manganeso en estado oxidado, por lo que es posible tener suelos con altos niveles de Manganeso y que el análisis foliar y el análisis de savia reporten que el cultivo es deficiente.
A diferencia de lo que sucede con el Manganeso, cuando se tienen suelos con altos niveles de Fierro (cabe mencionar que la mayoría de los suelos tienen niveles altos de Fierro oxidado y niveles bajos de Fierro reducido); si el suelo tiene una gran cantidad de Fierro oxidado, la planta lo toma, y es posible que el análisis foliar reporte niveles altos de Fierro, pero el análisis de savia reporte una deficiencia. Esto quiere decir que, aunque el Fierro está siendo absorbido por la planta en su forma oxidada, no es fisiológicamente activo dentro de ella y se almacena en las vacuolas. Empíricamente esto es muy fáicl de corroborar. Si los resultados de un análisis foliar reportan que tenemos niveles altos de Fierro, podemos constatarlo simplemente realizando una aplicación foliar de dicho elemento en el estado de oxidación correcto y observando si se obtiene una respuesta excepcionalmente fuerte por parte del cultivo.
Una consideración importante es que las plantas tienen un potencial ascendente para incrementar su proceso de fotosíntesis y seleccionamos al Manganeso como ejemplo, debido a la importancia que tiene para lograr esto.
La mayoría de las plantas que aceptamos como normales están fotosintetizando entre el 15 y 20% de su eficiencia fotosintética inherente. ¿Que pasa si podemos aumentar esta eficiencia al 40 o 60%? Obtenemos un extraordinario aumento en el secuestro de Carbono, mejor desempeño de la planta y mayor rendimiento. Ahora bien, ¿que se necesita para pasar del 15% al 40% de eficiencia fotosintética? ¿Que se requiere para lograr ese objetivo? Los factores que se deben tener en cuenta para alcanzarlo son bastante simples:
Necesitamos tener niveles adecuados de CO2, niveles adecuados de humedad, buenas concentraciones de clorofila en la planta y luz solar. Todos sabemos que se requieren estos 4 elementos, pero hay un quinto elemento y se trata del úniconutriente que vale la pena mencionar por separado, y ese es el Manganeso.
El primer paso del proceso de fotosíntesis consiste en que la molécula de agua, que fue absorbida por la planta, tiene que ser disociada en iones Hidrógeno (H) e Hidroxilo (OH); es decir, pasamos de H2O a H+y OH–. Este momento de separación de la molécula de agua se denomina “hidrólisis del agua” y las enzimas que se requieren para que se lleve a cabo (metaloproteínas), requieren del Manganeso como cofactor. Por consiguiente, debido a que muchos cultivos tienen deficiencia de Manganeso, este elemento se convierte en un importante factor limitante de la fotosíntesis.
En muchos casos hemos podido observar que el Manganeso tiene un impacto significativo en el incremento del rendimiento y en el aumento de la resistencia a enfermedades por ser fundamental para aumentar la fotosíntesis y por ser comúnmente deficiente.
En comparación con la década de los 70´s y debido a que la labranza tiene un efecto oxidante, actualmente muchos suelos agrícolas están excesivamente oxidados como resultado de la realización de prácticas culturales que tradicionalmente se han utilizado.
Biología aeróbica versus anaeróbica y bacterias en el contexto de un entorno redox
El siguiente gráfico redox es de Olivier Hussan, ingeniero agrónomo especializado en agronomía tropical y doctorado en Agronomia en la Universidad de Wageningen en los Países Bajos. En el colocamos 4 ovalos que representan 4 diferentes grupos de organismos. Es importante dejar claro que no están colocados con precisión, sino solo a manera de ilustrar una idea. Podemos observar que si nos desplazamos hacia la parte superior derecha tenemos un ambiente más oxidado, y a medida que nos movemos hacia la parte inferior izquierda tenemos un ambiente más reducido.
Cuando se habla sobre las bacterias y la biología del suelo, generalmente se menciona aeróbico versus anaeróbico, blanco y negro, bueno contra malo. Sin embargo, como se puede ver en el gráfico, la reducción versus la oxidación ocurre en un rango, es decir, aeróbico versus anaeróbico sucede en un rango, no se trata de opuestos.
Las bacterias aeróbicas ubicadas en la parte superior derecha del grafico, son un elemento importante. Cuando son dominantes en un ambiente de suelo y están muy cerca del Manganeso, el Fierro, etc., absorben parte de estos minerales, la usan para sus propias células y la envían de regreso al entorno. Esta interacción microbiana tiene un claro efecto oxidante, por lo que otra forma de referirnos a bacterias aerobicas versus bacterias anaeróbicas es señalarlas como bacterias oxidantes versus bacterias reductoras.
Las bacterias aeróbicas tienden a producir un efecto oxidante y limitan la disponibilidad del Manganeso, Fierro y otros microelementos metálicos en el perfil del suelo, por lo que también son promotoras de enfermedades, en otras palabras, las empeoran. De hecho, muchos patógenos están en este grupo aeróbico, Fusarium, Verticillium, Phytophthora, Pythium, etc., aunque hay excepciones, son oxidantes y dependientes de la presencia de Manganeso oxidado, además tienen la capacidad de convertir el Manganeso en el sistema radical de la planta a la forma oxidada a fin de producir una infección (no pueden hacerlo sin cambiar el Manganeso a la forma oxidada). Si bien es cierto que muchas enfermedades están en este grupo aeróbico, también hay algunos patógenos y enfermedades que se encuentran en el extremo opuesto, es decir, se ubican en el grupo anaeróbico, en el lado inferior izquierdo del gráfico.
La parte más interesante del gráfico es que hay 2 grupos en la parte media, acerca de los que usualmente no escuchamos mucho: aeróbicos facultativos y anaeróbicos facultativos. El término facultativo en un lenguaje sencillo significa simplemente que estos organismos pueden prosperar tanto en ambientes ligeramente aeróbicos como ligeramente anaeróbicos. Tienen preferencia por alguno, pero pueden sobrevivir en ambos ambientes, y son estos 2 grupos que podemos ver en el centro del grafico los que comprenden a los organismos supresores de enfermedades. Los microorganismos de estos grupos suprimen la actividad de los microorganismos de los 2 grupos que se ubican en los extremos opuestos del grafico: el grupo aeróbico y el anaeróbico. Particularmente los organismos anaeróbicos facultativos, modifican el Manganeso, Fierro y demás; es decir, usan los electrones del Manganeso, el Fierro y los metales existentes en el perfil del suelo y los convierten a la forma reducida. En consecuencia, cuando están presentes en el suelo, la disponibilidad de Manganeso y Fierro aumenta significativamente.
Se necesitan diferentes entornos redox para que se manifiesten diferentes tipos de hongos, diferentes tipos de bacterias y diferentes enfermedades. Al respecto, ambos ambientes, aeróbicos facultativos y anaeróbicos, facultativos, son supresores de enfermedades.
Fuente: “How to release Manganese and Other Metals from Soil Reserves”
Webinar hosted by AEA. Featuring John Kempf
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