(Morales Moreno, Rodríguez Sánchez & Cruz Ortega, 2021)
El aluminio (Al) es el tercer elemento químico más abundante en la corteza terrestre. Este elemento generalmente se encuentra unido con otros, por ejemplo, con Silicio, Oxígeno, Calcio, formando diferentes minerales que son parte del suelo. Es importante señalar que el Aluminio es un elemento que reacciona ante los cambios en el pH del suelo. Cuando el valor del pH disminuye (se acidifica), el Aluminio deja de formar parte de los minerales, debido a que la acidez provoca que este elemento se disuelva en la solución del suelo y forme cationes de aluminio (Al3+). Si el Aluminio se encuentra disuelto en el suelo, las plantas lo pueden absorber por sus raíces, y esto es tóxico para la mayoría de las plantas.
El Aluminio intercambiable y soluble, es tóxico para la mayoría de las plantas.
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El Aluminio en los Suelos Acidos
La problemática de los suelos ácidos ha ido en aumento en todo el mundo, principalmente por la creciente demanda en la agricultura que lleva al uso desmedido de fertilizantes que favorecen la acidificación del suelo, esto a su vez origina altas tasas de extracción de nutrientes. En consecuencia, el crecimiento, y la productividad de los cultivos disminuye con el tiempo, lo que representa un grave problema ecológico al aumentar la demanda de suelo para la agricultura.
En el mundo, aproximadamente, el 30% de la superficie agrícola y el 50% de la superficie arable comprende suelos ácidos, y de esta última cifra, el 41% está en nuestro continente. Debido al continuo incremento en los suelos ácidos, y como consecuencia al aumento en la cantidad de cationes de Aluminio (Al3+), que es la forma tóxica de dicho elemento, es importante realizar estudios sobre sus efectos nocivos en las plantas.
Algo importante que ocurre en los suelos ácidos, es que el Aluminio desplaza o sustituye a otros elementos que son indispensables como nutrientes, los cuales al igual que el aluminio en su forma catiónica (Al3+), también tienen carga positiva. Algunos ejemplos son el Calcio (Ca2+), el Magnesio (Mg2+) y el Potasio (K+).
En estas condiciones, el único elemento que pueden absorber las plantas es el Aluminio, y por ello muestran síntomas de deficiencia de nutrientes. Es decir, cuando las plantas absorben Aluminio por las raíces, éste inhibe de manera severa su crecimiento. Pero esto sólo es el reflejo de los cambios que provoca el Aluminio en las funciones metabólicas de la planta, principalmente en la raíz, ya que es el primer órgano que tiene contacto directo con este metal. Además de inhibir el crecimiento longitudinal de la raíz, el Aluminio deforma las raíces, haciéndolas pequeñas y muy gruesas, lo que además disminuye su capacidad de absorber el agua y los pocos nutrientes disueltos en los suelos ácidos.
En la rizosfera, el 95% del Aluminio asociado a las raíces de las plantas se encuentra entre la pared celular y el apoplasto de las células epidérmicas de la raíz. Desde la perspectiva molecular, se ha propuesto que el Aluminio se puede absorber a través de los canales por donde se mueve el Calcio en su forma Ca2+, debido a que ambos elementos son de carga positiva y de diámetro similar; además de que el Aluminio puede desplazar al Calcio de la pared celular y de la membrana plasmática. Cuando el Aluminio sustituye al Calcio, la pared celular se hace rígida y se alteran sus funciones de alargamiento (elongación), que son necesarias para el desarrollo de la célula.
En la membrana plasmática, el Aluminio inhibe la actividad de enzimas tan importantes como la bomba de protones denominada H+-ATPasa. Cómo su nombre lo indica, estas enzimas controlan el flujo de los protones (H+), y por lo tanto alteran el valor del pH afuera y adentro de la célula, así como la absorción activa de los nutrientes responsables del desarrollo celular.
Vía simplástica (línea punteada morada) en la que ingresa al citoplasma y se mueve hacia los distintos organelos de la célula.
Esta figura se modificó a partir de la imagen de brgfx (www.freepik.es).
Cuando el Aluminio está en el citoplasma de una célula, interfiere con la regulación o concentración de los iones de Hidrógeno (H+), Calcio (Ca2+), Magnesio (Mg2+) y Potasio (K+), provocando alteraciones en el funcionamiento de organelos celulares como las mitocondrias y los cloroplastos. Las alteraciones son principalmente, en la cadena de electrones, lo que da como resultado el aumento en el número de moléculas altamente reactivas, denominadas especies reactivas de oxígeno (ERO), las cuales pueden causar daños irreversibles a las proteínas e incluso al material genético de las células de las plantas.
Por otro lado, una respuesta de la raíz ante la presencia de Aluminio es que las células de la epidermis pueden producir un polisacárido o azúcar de cadena larga, conocido como calosa, que se acumula en el espacio intercelular (apoplasto), de las células de las raíces. Esta acumulación de calosa, es un intento de las células vegetales para impedir que el Aluminio ingrese a los tejidos.
Referencias:
Morales Moreno, J. D., Rodriguez Sanchez, V. M., & Cruz Ortega, R. (Enero de 2021). UN VECINO VOLUBLE: PLANTAS Y ALUMINIO EN EL SUELO. Obtenido de Oigos UNAM: http://web.ecologia.unam.mx/oikos3.0/index.php/articulos/aluminio-en-el-suelo
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