(Morales Moreno, Rodríguez Sánchez, & Cruz Ortega, 2021)
Tolerancia de las Plantas al Aluminio
La mayoría de las plantas son sensibles al efecto tóxico del Aluminio, pero hay algunas especies que han adquirido mecanismos de tolerancia.
Existen en las plantas tres mecanismos para excluir o evitar la entrada de Aluminio a sus tejidos. Uno es el aumento del pH en la rizósfera, otro es por la producción de mucílago, y el tercero es por la exudación de ácidos orgánicos (AO) o compuestos químicos, como los fenoles (un ejemplo de fenoles es el Resveratrol que se encuentra en la piel de las uvas y, en algunas variedades, en las semillas), cuyas moléculas atrapan o, mejor dicho, secuestran al Aluminio.
Algunas especies que disminuyen la acidez de la rizósfera aumentando el pH mediante la producción de diferentes tipos de exudados son: el trigo (Triticum aestivum), el arroz (Oryza sativa) y los maíces híbridos (Zea mays), así como la planta mutante y modelo de laboratorio Arabidopsis alr-104 (Arabidopsis thaliana).
Entre las que exudan ácidos orgánicos para secuestrar el Aluminio e impedir que entre a las raíces están el trigo, el maíz y el frijol común (Phaseolus vulgaris), las cuales son ejemplos de plantas que liberan ácido málico y/o cítrico. Ejemplos de plantas que liberan ácido oxálico son la acederilla (Rumex acetosella), la planta de té (Camellia sinensis) y el trigo sarraceno (Fagopyrum esculentum).
Por otra parte, existe el mecanismo de secuestro del Aluminio, que sucede cuando este metal forma un complejo con un ácido orgánico e ingresa a la raíz, se transporta por el apoplasto o espacio entre las paredes celulares, hasta el simplasto o citoplasma de las células, para almacenarse en las vacuolas. En este organelo el Aluminio continúa formando un complejo con el citrato, malato u oxalato.
Existen plantas llamadas acumuladoras que pueden aprovechar este mecanismo de secuestro y acumular el Aluminio en las partes aéreas (principalmente en las hojas), es decir, el Aluminio se transporta a través del xilema del tallo hasta las hojas, donde se almacena en las vacuolas. Existen alrededor de 100 especies con estas características dentro de 30 familias, entre las que se encuentran las Asteraceae (familia de la Margarita), Euphorbiaceae (familia de la Nochebuena), Melastomataceae (familia de la Tibouchina), Rubiaceae (familia del café), Polygonaceae (familia del trigo sarraceno) e Hydrangeaceae (familia de las Hortensias).
Un ejemplo fascinante son las hortensias (diversas especies del género Hydrangea), las cuales acumulan grandes concentraciones de Aluminio en las hojas durante los meses de crecimiento y al comenzar la floración, los sépalos se tornan rosas o azules, dependiendo de la concentración de Aluminio en estos tejidos.
Modificado de Schreiber (2014).
Estudios en el Trigo Sarraceno, una especie modelo
En el laboratorio de Alelopatía del Instituto de Ecología, UNAM, se han realizado diversos estudios para conocer los mecanismos de tolerancia del llamado “Trigo” Sarraceno, Fagopyrum esculentum. Esta especie no es un trigo verdadero, es una planta dicotiledónea de la familia Polygonaceae, que se usa, por ejemplo, para hacer crepas, ensaladas o inclusive cerveza.
El Trigo Sarraceno es una planta tolerante y acumuladora de Aluminio, sin embargo, los estudios han demostrado que durante las primeras etapas de desarrollo de la planta (1 a 5 días de edad), es sensible y presenta efectos tóxicos del Aluminio, como la inhibición del crecimiento de la raíz.
Dentro de los estudios del laboratorio de Alelopatía, se puede destacar la investigación en la que se valida la hipótesis de que el Ácido Abscísico (ABA) o fitohormona del estrés, estaba involucrada en la respuesta del Trigo Sarraceno al Aluminio durante sus etapas iniciales de desarrollo. Se demostró que cuando la planta es sometida a concentraciones crecientes de Aluminio, aumentan los niveles de ABA con respecto al tiempo de tratamiento. En este mismo estudio de Ivan Reyna-Llorens y colaboradores, publicaron en 2015 en la revista “Environmental and Experimental Botany”, un posible transportador de Aluminio, nombrado FeALS3, cuyos niveles de transcripción (aumento en la síntesis del ácido ribonucleico o ARN) eran mayores con relación al aumento del ABA. Este estudio mostró que ésta fitohormona (ABA), la cual está involucrada en la respuesta y la adaptación a factores de estrés (como por ejemplo el estrés hídrico o sequía), también puede jugar un papel en inducir los mecanismos de defensa contra el Aluminio, como por ejemplo exudar ácido oxálico en la etapa de plántula.
Recientemente, en un estudio que se publicó en la revista “Plant Physiology and Biochemistry” se demostró que, durante las primeras horas de exposición a Aluminio, se incrementa la actividad de las enzimas antioxidantes como la catalasa, la glutatión reductasa y la ascorbato peroxidasa, las cuales están encargadas de remover a las ERO (especies reactivas de Oxígeno), que como anteriormente se mencionó, son producidas por el efecto tóxico del Aluminio.
Asimismo, Alma Y. Martínez Rendón, como parte de su proyecto de maestría, comprobó que la planta del Trigo Sarraceno expuesta al Aluminio se puede sobreponer a la inhibición radicular de las primeras etapas, y recuperar totalmente su crecimiento durante todo su ciclo de vida, sin mostrar efectos adversos por toxicidad.
Conclusión
Considerando que la acidificación de los suelos es un proceso que avanza rápidamente y que representa una disminución de las tierras cultivables en todo el mundo, las investigaciones relacionadas con el estudio de los mecanismos de defensa, detoxificación y acumulación en las plantas tolerantes, son necesarias para identificar o proponer cultivos alternos que puedan crecer en condiciones de toxicidad por Aluminio sin causar efectos dañinos a la salud humana y al ecosistema.
Referencia:
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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