Durante el 2022-2023 se realizaron una serie de mejoras a los productos biológicos sanitarios de Quimcasa. Estas mejoras se obtuvieron mediante la identificación y selección de cepas bacterianas presentes en cada uno de los productos; dichas cepas tienen las siguientes características:
Mayor producción de biopelículas (biofilms)
La formación de biopelículas es un proceso en el cual las células de microorganismos se agregan para formar colectivos que se encuentran embebidos en una matriz extracelular producidas por dichas células, que además les facilita la fijación a superficies, por ejemplo, al sistema radicular de la planta, a sus hojas (generando una mejor colonización de la planta), o a las hifas de los hongos.
Además de las ventajas mencionadas de tener colonias bacterianas que producen una mayor cantidad de biopelícula (creación de una colonia, fijación al sistema radicular, hojas, o a las hifas de hongos), también las biopelículas pueden generar sinergia cuando se producen biopelículas producidas por diferentes organismos benéficos, por ejemplo Bacillus subtilis cuando cohabita con Pantoea agglomerans tienen una mayor resistencia a antibióticos que pudieran ser producidos por hongos fitopatógenos.
Ilustración 1. Prueba antagónica de Fungi Q (parte inferior de la caja) vs Phytophthora infestans (parte superior) 15 días después de la siembra en PDA (para favorecer el desarrollo del hongo). Se observa un excelente control del patógeno debido a la antibiosis. También se observa que las bacterias de Q Bacter generaron una biopelícula densa
Incremento en la producción de compuestos antimicrobianos. Mejora en la antibiosis
Las bacterias pertenecientes a Bacillus subtilis ueden una gran variedad de antibióticos con capacidad de inhibir el crecimiento de agentes fitopatógenos, mediante la selección realizada, se eligieron las cepas que produjeron la mayor antibiosis ante diferentes organismos fitopatógenos.
Ilustración 2. Prueba antagónica de QBacter (parte inferior de la caja) vs Pseudomonas solanacearum (parte superior) 15 días después de la siembra en agar nutritivo. Se observa un excelente control del patógeno debido a la antibiosis; incluso a simple vista no es posible observar colonias de P. solanacearum. Ambos organismos fueron sembrados por estriado
Gracias a esta selección se logró obtener un insumo de control biológico con alta capacidad de coloni- zación y con una alta capacidad de generar antibiosis contra diferentes organismos fitopatógenos, que se ven expresados en un mejor control biológico de enfermedades en cultivos en campo abierto y de agricultura protegida.
Los humatos son un ingrediente clave para mejorar la salud del suelo y del ganado, así como la nutrición de las plantas. Se logra una mayor producción y calidad en los rendimientos en muchas áreas agrícolas en todo el mundo. Sin embargo, muchos agricultores y productores nunca han oído hablar de estos estimulantes del suelo y del crecimiento de las plantas. Los humatos contienen alrededor del 67% de Carbono, y el Carbono es el elemento de toda la vida.
¿Cuáles son los Beneficios?
Eficiencia mejorada del fertilizante: Cuando los humatos/ácidos húmicos se combinan con cualquier fertilizante DAP, MAP, urea, SOP, SOA, etc., ese fertilizante se volverá mucho más estable en el suelo por la unión del producto con el Carbono. La lixiviación y los bloqueos se reducen a medida que los nutrientes son retenidos en el suelo y quedan a disposición de las raíces de las plantas según se requieran, aumentando así el contenido de proteínas y minerales de la mayoría de los cultivos. Además, estos fertilizantes se absorberán y utilizarán de manera mucho más efectiva (30 a 50% de mejora en la absorción) en presencia de humatos/ácidos húmicos.
Los humatos tienen un efecto amortiguador en los suelos contra los daños que pueden causar las aplicaciones de fertilizantes ácidos.
Nitrógeno de larga duración: El Nitrógeno que se aplica, es notoriamente inestable en el suelo. La urea, por ejemplo, suministra alrededor del 28 % de su contenido de Nitrógeno (48%). Sin embargo, cuando se combina con humatos/ácidos húmicos, el Nitrógeno (urea) se almacena en la estructura coloidal del humato mediante los radicales libres que se encuentra dentro de la sustancia húmica y se convierte en una fuente de Nitrógeno de liberación lenta, muy estable. Todas las 46 unidades son retenidas y el patrón de liberación se extiende de 60 a 80 días, lo que permite utilizar un 10-40% menos de nitrógeno. Humatos/Húmicos controlan la pérdida de humus que puede ser causada por la nitrificación del nitrógeno (Urea) mediante bacterias nitrificantes.
Estimulación biológica: Los humatos con sus extractos húmicos y fúlvicos son poderosos estimulantes microbianos. El ácido húmico alimenta y estimula el componente fúngico (hongos) de la vida del suelo, mientras que el ácido fúlvico es un estimulante bacteriano. Los humatos de buena calidad contienen un componente húmico y fúlvico significativo, por lo que una aplicación de humatos al suelo (líquido o granulados) alimentará y estimulará la actividad bacteriana y fúngica. Recuerde que estos dos microorganismos pueden determinar la presión de enfermedades y la producción de cultivos, y cualquier inversión en su bienestar es significativa.
Manejo de Enfermedades, Plagas y Heladas: Cuando los niveles de bacterias y hongos benéficos aumentan mediante la estimulación húmica, los patógenos microbianos que causan enfermedades se reducen mediante un proceso llamado «exclusión competitiva». La presión de las plagas puede verse magnificada por una pobre mineralización y bajos niveles de azúcar o carbohidratos en la planta. Cuando los Humates/Húmicos se mezclan con fertilizantes, aumentan drásticamente la disponibilidad y absorción de minerales, y son fundamentales para facilitar la utilización eficiente de Calcio y Fosfato, los dos elementos que gobiernan la producción de azúcares de la planta, carbohidratos y proteínas. A su vez, los niveles altos de azúcares en las plantas generan altos niveles de Brix, lo que reduce significativamente el punto de congelamiento y, por lo tanto, reduce el daño por heladas.
Formación de Carbono: Una investigación reciente de CSIRO ha confirmado que el Carbono orgánico (humus) es el factor determinante más importante de la rentabilidad en las empresas agrícolas. Por cada 0.1 % que pueda aumentar en sus niveles de carbono orgánico y niveles de CIC, podría haber un aumento asociado en su ganancia neta y un incremento asociado en el valor de su tierra. Los humatos contienen hasta un 69 % de carbono orgánico en sí mismos, pero su capacidad de formación de Carbono se basa en gran medida en su capacidad de bioestimulación. Una población microbiana activa y próspera convierte los rastrojos y los residuos de cultivos en carbono orgánico (humus) a un ritmo mucho más rápido. Cuanto más rápido pueda convertir la materia vegetal en humus, mayores serán sus ganancias de Carbono orgánico.
El ácido fúlvico se puede combinar con todos los microelementos a base de sulfato para brindar una económica opción quelante.
A diferencia del ácido húmico, que es incompatible con Nitrato de Calcio, el ácido fúlvico se puede combinar con Nitrato de Calcio para quelar el componente de Calcio y estabilizar el componente de Nitrógeno.
A diferencia del ácido húmico, el ácido fúlvico es compatible con todos los fertilizantes que contienen Fosfato soluble, incluido el ácido fosfórico. Mejora la absorción de Fosfato y estabiliza sus niveles en el suelo.
El ácido fúlvico se puede combinar con todos los herbicidas para neutralizar los residuos tóxicos.
Asimismo, aumentará la absorción de cualquier material, incluidos fertilizantes y sistémicos.
Según informes Sudamericanos recientes, el ácido fúlvico puede incrementar la absorción y translocación de fungicidas a base de ácido fosforoso (H3PO3).
Es compatible con el ácido fosforoso (H3PO3).
También se puede usar con todos los defoliantes.
El ácido fúlvico puede prolongar el tiempo de actuación de la Urea hasta por 80 días.
Es un poderosos electrolito orgánico, que puede equilibrar y energizar todas las células (un electrolito es una sustancia soluble en agua y otros medios que es capaz de conducir corriente eléctrica). El bienestar físico de plantas y microorganismos está determinado por un potencial eléctrico apropiado.
Mejora la división y el alargamiento celular. El crecimiento de la raíz se magnifica con obvios beneficios para los cultivos de raíces.
En aplicación foliar, el ácido fúlvico aumenta la capacidad de las plantas para absorber Oxigeno, con un asociado incremento en el crecimiento.
Puede prolongar el periodo de producción, ya que tiende a retrasar el proceso de envejecimiento.
Tiene una capacidad única para disolver minerales, microelementos y elementos traza. Esta característica es de gran importancia para realizar un seguimiento rápido de la disponibilidad de minerales provenientes de las rocas, roca fosfórica (fosfato de roca) y cal (óxido de calcio).
El ácido fúlvico puede sustituir o interactuar con la luz solar para intensificar el proceso de fotosíntesis. Esto puede ser especialmente valioso cuando hay periodos de nublados prolongados.
El ácido fúlvico es un potente agente quelante natural que convierte los elementos metálicos en una nutrición fácilmente absorbible, biodisponible.
Aumenta la permeabilidad de las membranas de las células vegetales, mejorando la absorción de nutrientes.
Ofrece protección contra la sequía, debido a que mejora el almacenamiento de humedad y a que puede generar mayores niveles de Brix. Las plantas con altos niveles de Brix son menos propensas al marchitamiento.
Los ácidos fúlvicos pueden limpiar los contaminantes en el suelo. Absorben compuestos tóxicos (reduciendo el daño a la vida del suelo) y catalizan la rápida descomposición de las toxinas.
El ácido fúlvico disuelve la Silice (Dióxido de Silicio) y magnifica el gran número de beneficios de este compuesto.
También intensifica el metabolismo de las proteínas.
Es responsable de un incremento en la apertura de los estomas y la transpiración.
El ácido fúlvico influye directamente en numerosos procesos enzimáticos.
Estimula el sistema inmunológico de las plantas, lo que influye en la protección de cultivos.
Los ácidos fúlvicos tienen un tamaño molecular muy pequeño, lo cual permite a los minerales relacionados con ellos entrar rápidamente a la planta.
Los ácidos fúlvicos son los mejores facilitadores del almacenamiento de nutrientes, ya que tienen una CIC fenomenal de 1400.
Las aplicaciones de ácido fúlvico se pueden hacer en la zona de la raíz o en el follaje (aplicaciones foliares). Se puede utilizar tanto en medios y sistemas hidropónicos como en fibra de coco o suelo. Los beneficios de los ácidos fúlvicos se pueden obtener en cualquier sistema de producción. Para lograr mejores resultados, se sugiere usar ácido fúlvico con ácido húmico.
Aplicación foliar
Las moléculas del ácido fúlvico son tan pequeñas y tienen un peso molecular tan bajo, que pueden ingresar fácilmente en los tallos y las hojas de las plantas, transportando nutrientes, hormonas y otras sustancias químicas directamente al interior de la planta.
Una vez aplicados al follaje, los ácidos fúlvicos transportan minerales traza directamente a las células vegetales. Es decir, permiten que los nutrientes lleguen rápidamente a todas partes dentro de la planta, corrigiendo deficiencias y restaurando el equilibrio natural.
Mediante la aplicación foliar, el ácido fúlvico se puede utilizar para aumentar la producción. Se tendrán hojas más grandes y brotes más gruesos (vigorosos), si se realiza una aplicación foliar durante la etapa de crecimiento vegetativo.
Para aumentar el número de entrenudos o los sitios de floración que produce una planta, se debe aplicar ácido fúlvico en forma foliar tan pronto como aparezcan los primeros puntos de floración/fructificación.
También se sabe que las aplicaciones de ácido fúlvico ralentizan el crecimiento vertical en las plantas, concentrando la energía disponible hacia más sitios de floración, produciendo flores y frutos más grandes.
Resistencia al estrés
Una vez que las plantas están establecidas, adicionar ácido fúlvico a la solución nutritiva alrededor de la segunda semana, refuerza la inmunidad de las plantas y aumenta la resistencia al estrés. Las plantas no son tan susceptibles a ligeros cambios ambientales de temperatura o humedad.
Por otra parte, el ácido fúlvico protegerá a la planta contra las fluctuaciones de pH a corto plazo en la zona de la raíz. No compensará las malas prácticas de manejo del cultivo; sin embargo, proporcionará un efecto amortiguador contra inconsistencias menores.
Un comentario para los productores que usan ácido fúlvico en el suelo.
El ácido fúlvico puede hacer mucho por un productor. Promoverá la formación de complejos químicos, la quelación y la difusión de todos los nutrientes procedentes del suelo hacia las plantas y también a través del suelo.
Los ácidos fúlvicos también disuelven y transportan vitaminas, coenzimas, auxinas, promotores del crecimiento vegetal y antibióticos naturales que generalmente no son solubles en agua, pero están presentes en el suelo. Estas sustancias son eficaces para estimular un crecimiento aún más vigoroso y saludable al impulsar a la planta, las bacterias benéficas, los hongos y los actinomicetos que viven en simbiosis con los sistemas de raíces del cultivo.
Una puntualización acerca de la dosificación: Por lo general, demasiado de algo bueno no es benéfico. Más de allá de 300 ppm o 250 g/ha, los fulvatos pueden convertirse en un obstáculo para la absorción de minerales, ya que podrían «quelar en exceso» los metales formando complejos con ellos mismos, así como con los nutrientes.
A manera de resumen, podemos decir que el ácido fúlvico nutre las células, las raíces y el follaje para producir plantas saludables por medio de quelación, en consecuencia, se tiene una absorción y transporte de nutrientes más rápidos y un metabolismo celular más activo.
Otros beneficios del Fenómeno Fúlvico
El ácido fúlvico contiene una hormona de crecimiento similar a la auxina que mejora la división y el alargamiento celular. La división celular en la raíz aumenta con obvios beneficios para todos los cultivos de raíz. Las patatas han demostrado ser particularmente sensibles a la estimulación con ácido fúlvico.
El ácido fúlvico también influye directamente en numerosos procesos enzimáticos, incluido el intenso metabolismo de las proteínas ARN y ADN
Estimula el sistema inmunológico de las plantas con ventajas relacionadas con la protección de cultivos. El ácido fúlvico contiene considerablemente más radicales libres que el ácido húmico, y esto es parte del sistema de defensa mejorado.
El tratamiento de semillas con ácido fúlvico puede ser muy productivo. Los compuestos de ácido succínico y fumárico, que se encuentran dentro de los ácidos fúlvicos, son estímulos biológicos que producen un crecimiento más precoz, más raíces y más brotes.
Diversos proyectos de investigación han reportado un aumento en el rendimiento de los cultivos solo con el tratamiento a las semillas. Finalmente, el ácido fúlvico puede sustituir o interactuar con la luz solar para mejorar la fotosíntesis. Esto puede ser especialmente valioso durante períodos de nublados prolongados.
Todos los beneficios enlistados están extensamente documentados, con referencias de investigación completas. El ácido fúlvico es de hecho un fenómeno: es el insumo más productivo en la agricultura, y su potencial aumenta aún más por la gran versatilidad del producto.
La participación de gran alcance del ácido fúlvico en todos los procesos metabólicos, casi lo hace parecer una vitamina. Sin embargo, el ácido fúlvico no es ni un nutriente ni una vitamina, se describe con mayor precisión como un “tónico molecular” que promueve y aumenta el transporte molecular, la quelación y la bioreactividad en las plantas.
Hay numerosos estudios científicos que indican que el uso de ácido fúlvico da como resultado plantas más grandes y productos hortícolas de mayor tamaño, así como cosechas más precoces. En este artículo destacamos solo algunos de los muchos hallazgos interesantes e importantes sobre el ácido fúlvico, la molécula milagrosa.
El ácido fúlvico aumenta las tasas de crecimiento
En experimentos realizados en la Universidad de California, Riverside, en plantas de cítricos, el Dr. J.P. Martin, del Departamento de Suelos y Nutrición Vegetal, descubrió que la combinación de ácido húmico y fúlvico con fertilizante inorgánico mejoró el crecimiento de plántulas de cítricos en el primer año, en aproximadamente un 20% a 25%, y en el segundo año, en el mismo suelo, en un 100% o más.
El ácido fúlvico aumenta la absorción de nutrientes
En un estudio publicado en la revista Plant and Soil, vol.63 (1981), los científicos describen en detalle los efectos de los tratamientos con ácido fúlvico sobre el crecimiento y el contenido de nutrientes en plantas de pepino producidas en hidroponia:
Después de seis semanas, se analizó el contenido mineral de los tejidos vegetales y se observaron diferencias entre las plantas tratadas con fulvato y las plantas testigo:
“La aplicación de 100 a 300 ppm de ácido fúlvico, produjo incrementos altamente significativos en las concentraciones de Nitrógeno (N), Fósforo (P), Potasio (K), Calcio (Ca), Magnesio (Mg), Cobre (Cu), Fierro (Fe) y Zinc (Zn) en los brotes y también en el contenido de Nitrógeno de las raíces, en comparación con los testigos.
Bajo estas condiciones, las concentraciones de todos los elementos en los brotes, con la excepción del Fierro, se duplicaron con creces. Además, las concentraciones de Nitrógeno en las raíces aumentaron considerablemente.
En tan solo seis semanas, podemos ver qué en la concentración óptima, los fulvatos permiten la máxima expresión de crecimiento. Es como si los fulvatos disueltos en solución pudieran “lubricar” y ayudar a introducir nutrientes entre las membranascelulares de las plantas”.
“Observamos que cuando se aplicaron de 100 a 300 ppm de ácido fúlvico, las raíces estaban muy ramificadas y tenían muchos pelos absorbentes, lo que aumentó el área superficial y favoreció una absorción de nutrientes más eficiente.
Además, el ácido fúlvico, que se sabe que es activo en la superficie, podría haber aumentado la permeabilidad de las membranas de las raíces y, por lo tanto, la absorción de nutrientes. Otras explicaciones posibles acerca de la actividad del ácido fúlvico es que contiene estructuras que actúan como hormonas, lo que facilita la translocación de nutrientes por toda la planta, y qué al formar complejos con iones metálicos, aumenta su solubilidad y disponibilidad para las raíces”
El ácido fúlvico aumenta el rendimiento
En un estudio llevado a cabo por la Dra. Lynette Morgan, Directora de investigación de SUNTEC Consultoras Hidropónicas Internacionales en Nueva Zelanda, se encontró que el uso de ácido fúlvico en plantas de ejote también produjo efectos favorables. Las plantas tratadas experimentaron un aumento del 36% en el peso del grano en el momento de cosecha, un 36.5% de aumento en el crecimiento de las plantas, y en promedio florecieron cuatro días antes que las plantas testigo.
La investigación realizada en tomates por el Dr. Vladimir Vaslenko de la Corporación CERES de Canadá, en general mostró un «patrón de crecimiento modificado en las plantas tratadas», con un aumento en el diámetro y la altura del tallo, así como un aumento en el contenido de clorofila de las hojas. Este último hallazgo es de crucial importancia, ya que existe una estrecha correlación entre el aumento de clorofila, la mejora de la fotosíntesis y el rendimiento de los cultivos. Según este estudio, el ácido húmico y los ácidos fúlvicos aumentaron la cantidad de clorofila en las hojas de tomate en aproximadamente un 10 %. El estudio enfatiza que la fotosíntesis en las hojas superiores de una planta es clave para el rendimiento. El uso de humatos da como resultado tomates entre un 16 y un 17 % más grandes, así como un ligero aumento en la cantidad total de tomates producidos.
El ácido fúlvico es un electrolito
El ácido fúlvico es un electrolito orgánico natural. En efecto, abastecerá los tejidos vegetales con los minerales, bioestimulantes, cofactores y vitaminas que se hayan provisto. En virtud de ser más pequeño y más electronegativo que los humatos, el ácido fúlvico fácilmente forma complejos consigo mismo, al igual que con otras moléculas orgánicas (como las vitaminas) y materiales inorgánicos como minerales y metales. De esta forma, hace que todos estos nutrientes se vuelvan más asimilables para las raíces.
Dentro de los “complejos” de ácido fúlvico que flotan en solución, los nutrientes son inmediatamente absorbibles y se transportan con mayor facilidad dentro de la planta. El fulvato aumenta el movimiento de iones de micronutrientes, como el Fierro, que normalmente son difíciles de movilizar o transportar hacia las células vegetales. Experimentos reportados en la revista Plant and Soil, vol. 198 (1998) muestran que los ácidos fúlvicos son necesarios para la absorción y captación del Fierro. Los ácidos fúlvicos y húmicos, que se encuentran de manera natural en el suelo, deben agregarse en situaciones de cultivo hidropónico. Al quelar los minerales para formar complejos, estos se vuelven fácilmente transportables a través de las paredes y membranas celulares de las plantas. El ácido fúlvico inhibe la interacción de los minerales entre sí, separándolos en las formas iónicas más simples mediante la quelación.
Una defensa combinada a base de diferentes sustancias químicas producidas por las plantas, podría resultar en una interacción negativa y una desintoxicación mutua (anulando el efecto de las sustancias de defensa), según investigadores del Instituto Max Planck de Ecología Química, en un nuevo estudio que aparece en la revista “Proceedings of the National Academy of Sciences”, sobre la especie de tabaco silvestre Nicotiana attenuata y uno de los herbívoros especializados que la consumen. Los análisis químicos del excremento revelaron que las larvas de la polilla del tabaco Manduca sexta (el herbívoro especializado) pueden separar los componentes de una sustancia de defensa y utilizarlos para desintoxicar otra sustancia de defensa. Sin embargo, las plantas de tabaco también han desarrollado una contra-estrategia para minimizar la desintoxicación mutua de sus defensas: evitan producir las dos sustancias involucradas en la desintoxicación simultáneamente en altas concentraciones.
En el control químico de plagas, y también en el tratamiento médico de enfermedades, con frecuencia se recomienda apoyarse en una terapia de combinación de diferentes agentes para lograr la mayor eficacia. Sin embargo, muchos prospectos de medicamentos señalan que puede haber interacciones entre diferentes ingredientes activos, que no solo pueden mejorar el efecto de un medicamento, sino también debilitarlo o incluso anularlo. Investigadores del Instituto Max Planck de Ecología Química en Jena, Alemania, ahora han encontrado este efecto tan inesperado al estudiar los mecanismos de defensa en el tabaco silvestre Nicotiana attenuata. Demostraron que las larvas de la polilla del tabaco Manduca sexta son capaces de utilizar dos sustancias de defensa vegetal diferentes para contrarrestar el efecto dañino de la otra.
El estudio se basa en análisis químicos de excremento de oruga. «Pudimos identificar sustancias químicas previamente desconocidas en el excremento de las orugas. Sin embargo, descubrimos que compartían características estructurales de dos compuestos de defensa de las plantas. Por lo tanto, las preguntas clave para nosotros fueron: ¿Podemos aislar los componentes y probar su estructura? y, lo más importante: ¿podemos mostrar de qué vías de señalización especializadas se originan y qué función tienen?». Dijo el investigador Sven Heiling.
Los investigadores utilizaron análisis de espectrometría de masas comparativa de los metabolitos de las plantas y el excremento de las orugas que se habían alimentado de estas plantas. Pudieron mostrar que las larvas de Manduca sexta son capaces de convertir dos sustancias diferentes de defensa vegetal conocidas: ácido clorogénico, un éster fenólico del ácido cafeico y ácido quínico; y glucósidos diterpénicos de 17-hidroxigeranillinalol, o HGL-DTG para abreviar. Después de la ingestión de la hoja, La unión del ácido clorogénico a ciertos azúcares de las moléculas HGL-DTG hace que los dos compuestos originales sean menos efectivos contra los herbívoros.
Estos resultados fueron respaldados por experimentos de alimentación con orugas, en las hojas de plantas que habían sido modificadas para desactivar uno de los dos mecanismos de defensa. De este modo, los investigadores pudieron demostrar no sólo que los compuestos detectados en el excremento de las larvas se originaron a partir de ácidos clorogénicos y HGL-DTG ingeridos en las hojas, sino también que las orugas alimentadas con hojas incapaces de producir cualquiera de las dos moléculas de defensa, crecieron mejor que las orugas en las que sólo la producción de HGL-DTG había sido inactivada.
Sin embargo, los investigadores fueron un paso más allá y querían saber cómo las plantas enfrentan este dilema en la naturaleza. Dada la larga historia evolutiva de la «carrera armamentista» entre plantas e insectos, se preguntaron qué respuesta tienen las plantas de tabaco a la inteligente estrategia de desintoxicación de la plaga Manduca sexta. Para ello, estudiaron las propiedades bioquímicas de las plantas de tabaco en diferentes hábitats naturales. «Observamos 183 accesiones naturales, es decir, material de Nicotiana attenuata recolectado en un lugar específico en momentos específicos. Lo sorprendente fue que las plantas de diferentes hábitats parecen seleccionar los compuestos que son esenciales para adaptarse a su entorno específico, y suprimir la producción de los otros compuestos. Este patrón químico puede ayudarlos a evitar la desintoxicación mutua hasta cierto punto», dice el coautor Jiancai Li.
El estudio representa un impresionante ejemplo de la evolución de las defensas de las plantas, por un lado, y los procesos de adaptación de un insecto que se especializa en alimentarse de esta planta, como el gusano de la palomilla del tabaco, por el otro. Se ha demostrado por primera vez que una defensa combinada, que consiste en diferentes sustancias de defensa, puede ser saboteada por un herbívoro, de tal manera que dos compuestos activos se desintoxican entre sí por conversión enzimática después de la ingestión. Presumiblemente, hay muchos otros ejemplos en la naturaleza de las sofisticadas estrategias de desintoxicación desplegadas por los insectos herbívoros especialistas. Sin embargo, tales enfoques de investigación no están bien establecidos porque es difícil identificar los cambios químicos en las sustancias después de la ingestión por parte de los herbívoros.
Con el fin de dilucidar las estrategias de desintoxicación de los insectos, Ian Baldwin y sus colegas desarrollan una nueva investigación utilizando un nuevo enfoque llamado *“frassomics”, que les permite describir la conversión química de los metabolitos de las plantas en el insecto mediante el análisis de su excremento. Los científicos esperan descubrir muchos más ejemplos similares, debido a los nuevos avances en espectrometría de masas, así como a bases de datos espectrales más grandes, y algoritmos novedosos para identificar compuestos similares. Los investigadores quieren averiguar en un próximo paso, qué enzima utilizan las larvas de Manduca sexta para la desintoxicación mutua de las defensas de la planta, y estudiar con más detalle el origen evolutivo de esta enzima.
El Nitrógeno como fertilizante puede aumentar los rendimientos de los cultivos. Sin embargo, demasiado nitrógeno también puede tener efectos negativos, como la contaminación de las aguas subterráneas, el alto consumo de energía en la producción de fertilizantes y la generación de gases de efecto invernadero. De ahí que la ciencia está buscando formas de ayudar a los cultivos a desarrollarse bien con menos Nitrógeno.
Investigadores de la Universidad de Bonn han descubierto variantes genéticas del sensor de nitrato NPF2.12 que desencadenan una cadena de señales en cascada, cuando los niveles de nitrógeno en el suelo son bajos. Esto induce a un mayor crecimiento de las raíces, lo que resulta en una mejor utilización del nitrógeno. El estudio ha sido publicado en “New Phytologist”.
«Estudiamos una gran cantidad de genotipos de trigo y cebada bajo diferentes condiciones de suministro de nitrógeno y analizamos su arquitectura radicular y la acumulación de nitrógeno en las plantas», dice el autor principal, Nurealam Sidiqqui, del grupo de Fitomejoramiento del Instituto de Ciencias de Cultivos y Conservación de Recursos de la Universidad de Bonn (INRES). Los investigadores estudiaron un total de más de 220 variedades diferentes de trigo y cebada. «Las variedades de trigo estudiadas fueron seleccionadas para cubrir la historia de mejoramiento durante los últimos 60 años», explica el Prof. Dr. Jens Léon de Fitomejoramiento de INRES.
En el campus de investigación agrícola Klein-Altendorf de la Universidad de Bonn, los investigadores estudiaron estas diferentes variedades en parcelas de prueba con altos niveles de nitrógeno y, a modo de comparación, en parcelas con bajos niveles de Nitrógeno. Luego, el equipo analizó, entre otros aspectos, las características de los rasgos de la raíz y el contenido de nitrógeno de las hojas y los granos de cada variedad, y realizó análisis genéticos de todo el genoma para encontrar correlaciones entre las secuencias de ADN y los rasgos correspondientes, explica el profesor Léon.
MAS RAICES ABSROBEN MAS NITROGENO DEL SUELO
Durante la evaluación, los investigadores encontraron el gen NPF2.12. Ciertas variantes de este gen hicieron que las plantas desarrollaran sistemas de raíces más grandes cuando el suministro de nitrógeno del suelo era escaso. «Es probable que el gen, o más bien la proteína que codifica, actúe como un sensor que debe apagarse cuando los niveles de nitrógeno en el suelo son bajos para aumentar indirectamente el mensajero óxido nítrico como parte de una cascada de señalización, qué a su vez, induce el crecimiento de las raíces, mejorando así la utilización de nitrógeno», dice el Dr. Agim Ballvora de Fitomejoramiento del INRES, quien es el autor del artículo.
«Bajo condiciones de bajo de Nitrógeno y en presencia de ciertas variantes del gen NPF2.12, se detecta un mayor contenido de Nitrógeno en las hojas y los granos en comparación con la alta disponibilidad de Nitrógeno», dice Ballvora. “En consecuencia, en condiciones adversas estas variedades dan mayor rendimiento que las que contienen el alelo alternativo”, enfatiza Sidiqqui.
LAS VARIANTES DEL SENSOR DE NITRATO NPF2.12 AYUDAN CON LA UTILIZACIÓN DEL NITRÓGENO
Los investigadores pudieron demostrar tanto en el laboratorio como en el invernadero que NPF2.12 es de hecho responsable de este rendimiento mejorado.
Se analizaron plantas de trigo con un defecto en el gen NPF2.12. Cuando el suministro de Nitrógeno era escaso, las líneas correspondientes que tenían el alelo npf2.12 defectuoso se comportaron como cultivares que tienen inherentemente la variante del gen útil. «Estos resultados muestran que NPF2.12 es un regulador negativo, cuya expresión reducida en los cultivares correspondientes da como resultado un mayor crecimiento de las raíces y un mayor contenido de nitrógeno en el brote a través de un mecanismo sofisticado», explica el Prof. Dr. Gabriel Schaaf, miembro del Grupo PhenoRob. de Excelencia de Nutrición Vegetal de INRES.
El estudio se enmarca en el ámbito de la investigación básica, pero también abre importantes posibilidades para el fitomejoramiento. «Una mejor comprensión de la función genética y molecular de la detección de nitrógeno acelerará el mejoramiento de variedades con una mayor eficiencia en el uso de nitrógeno», dice Ballvora, mirando hacia el futuro. Sin embargo, esto requeriría una mejor comprensión de los pasos individuales en la cascada de señales del sensor NPF2.12 que dan como resultado un crecimiento de raíces más fuerte bajo condiciones de deficiencia de Nitrógeno.
(Eric Hamilton. American Society of Agronomy, 2023)
El maíz es un cultivo americano. Cultivado por primera vez en México hace miles de años, ahora cubre las tierras agrícolas estadounidenses de costa a costa. Estados Unidos cultiva más maíz que cualquier otro país. Y el grano se usa para todo, desde la producción de tortillas hasta alimento para vacas y biocombustible.
Al igual que la mayoría de los cultivos, el maíz enfrenta un nuevo riesgo: el cambio climático. El cambio climático no solo está calentando el mundo. También está cambiando cuándo y cuánta lluvia cae. Esto deja a más productores de maíz en riesgo de sufrir sequías durante parte de la temporada de cultivo.
Desafortunadamente, no todas las sequías son iguales. Si golpea en el momento equivocado, se puede perder un campo de cultivo completo. «Una sequía severa durante la etapa reproductiva del maíz puede causar una pérdida total de la cosecha. Por lo que, comprender las respuestas del maíz a la sequía y manejarlas en consecuencia, es fundamental para la producción exitosa de maíz», dice Ranadheer Vennam, estudiante graduado en el departamento de Ciencias de Plantas y Suelos de la Universidad Estatal de Mississippi.
Vennam estudia cómo el maíz responde a la sequía. En su última investigación, Vennam y su grupo de laboratorio observaron cuán sensible es la floración del maíz a la sequía y los impactos que esto tiene para los agricultores.
Vennam presentó su trabajo en la reunión anual ASA-CSSA-SSSA 2022, celebrada en Baltimore, Maryland.
La floración del maíz es bastante compleja. Cada óvulo individual emite una hebra muy larga (estilo), que debe capturar el polen de las espigas que están en lo alto de la planta para producir un grano. Esto requiere una cuidadosa coordinación. «La reproducción exitosa en el maíz tiene que ver con los tiempos», dice el Dr. Raju Bheemanahalli (Líder de Vennam) “El maíz tarda menos de dos semanas en polinizarse, en este periodo es extremadamente sensible a los factores estresantes, incluida la sequía»
Para determinar el impacto que tiene la sequía en este proceso, el equipo de Vennam expuso plantas de maíz a diversos niveles de sequía durante la etapa de floración. Realizaron su prueba en el Centro de Investigación de Ciencias de Plantas RR Foil, de la Universidad Estatal de Mississippi. Durante las 2 semanas del período de floración, los investigadores redujeron la cantidad de agua que recibió cada planta. En la prueba más extrema, las plantas recibieron solo el 20% de la cantidad de agua que necesitaban.
Para encontrar cómo la sequía afecta a las plantas, los investigadores midieron cuánto crecían los estigmas cada día. También midieron el rendimiento final y las características clave de calidad de los granos, como son la cantidad de almidón y proteína que tenían. El estudio de Vennam también rastreó aspectos clave del crecimiento de las plantas, como el contenido de clorofila de las hojas.
Cuando se expusieron a una sequía severa, las mazorcas de maíz produjeron mucha menos biomasa de estigmas que las mazorcas sanas. El número de estigmas también fue aproximadamente un tercio menor. Sin suficientes estigmas saludables, las mazorcas de maíz no pueden producir muchos granos. Vennam vio que el rendimiento disminuyó en un 90% en el tratamiento de sequía severa. Esta caída en el rendimiento se debió a una severa reducción tanto en el número de granos como en el peso de cada grano.
A modo de comparación, los investigadores también evaluaron un estrés por sequía de un mes de duración después de que terminó la floración. Aunque esta sequía duró más del doble en esta etapa, el rendimiento no se vio tan afectado. «Esto ilustra la sensibilidad de una etapa reproductiva al estrés por sequía y el momento en que este se presenta, y cómo el estrés afecta la producción de maíz», dice Bheemanahalli.
Con la información obtenida de este estudio, los investigadores ahora están tratando de hacer que el maíz sea más resistente al estrés por sequía. El siguiente paso es encontrar plantas de maíz que sean naturalmente capaces de adaptarse mejor la sequía durante la floración. Si pueden tener éxito en encontrar estas plantas más resistentes, los mejoradores pueden trabajar para cruzar estas características con las variedades de maíz que los agricultores quieren producir. El resultado podría ser mejores variedades/híbridos que puedan adaptarse a nuestro clima cambiante.
La siembra de cultivos de cobertura es una práctica agrícola benéfica. Uno de sus muchos beneficios es cubrir el suelo cuando los agricultores no pueden sembrar cultivos comerciales como el maíz y la soya, por ejemplo, durante el invierno. Pero no es tan simple como solo establecer cultivos de cobertura entre temporadas de crecimiento. Los agricultores tienen que tomar múltiples decisiones que realizar para optimizar la producción de los cultivos de cobertura.
Investigadores como Heidi Reed de la Universidad Estatal de Pensilvania quieren ayudar a los agricultores a tomar las mejores decisiones sobre cómo manejar sus cultivos de cobertura. En un estudio reciente, Reed y su equipo observaron el impacto de la densidad de siembra del centeno, el tiempo de terminación y la dosis de fertilización de Nitrógeno. El estudio fue publicado en el “Agronomy Journal”, una publicación de la “Sociedad Americana de Agronomía”
La investigación se centró en los efectos que tienen los cultivos de cobertura tanto en el suelo como en la soya después de la siembra. Su estudio se llevó a cabo en dos sitios en Pensilvania en el transcurso de tres años. «Este tipo de investigación aplicada es muy importante porque las prácticas sostenibles deben funcionar para los agricultores», explica Reed. «Queremos que estos métodos se adopten a gran escala»
La densidad de siembra de centeno es la cantidad de semillas de centeno que se siembran en un área determinada. Los investigadores probaron tres densidades de siembra diferentes. Del mismo modo, la dosis de fertilización de Nitrógeno es la cantidad de fertilizante nitrogenado aplicado en cada área. Se probaron dos dosis diferentes en el estudio.
El momento de terminación es más complejo. Tiene que ver con cuándo se elimina el cultivo de cobertura para dejar espacio al cultivo que el agricultor producirá y comercializará, qué en el transcurso de la investigación fue la soya.
La «muerte previa a la siembra» es cuando se elimina el cultivo de cobertura antes de sembrar la soya.
«Sembrar en verde» es cuando se elimina el cultivo de cobertura después de sembrar la soya. Esto significa que el cultivo de cobertura está verde y creciendo cuando se establece la soya. Los investigadores tenían curiosidad acerca de cómo el tiempo de terminación impactaría a la soya.
«El momento de terminación puede afectar a la soya porque altera en gran medida el entorno en el que se encuentra establecida», dice Reed. «El momento de terminación afecta más que solo el tamaño de un cultivo de cobertura. Un cultivo de cobertura terminado más tarde tendrá más biomasa que un cultivo de cobertura terminado temprano debido a su mayor tiempo de crecimiento. Este momento de terminación también afecta si la planta del cultivo de cobertura está muerta o viva en la fecha de siembra de la soya»
Reed y su equipo plantearon la hipótesis de que la densidad de siembra afectaría la biomasa de centeno, es decir, la cantidad total de crecimiento de la planta. Esto significaba que también podría afectar a la soya de alguna manera. Pensaron algo similar sobre la dosis de fertilización con Nitrógeno. Ellos plantearon la hipótesis de que más nitrógeno daría como resultado más biomasa de centeno. Sin embargo, los resultados del estudio se conjugaron.
Descubrieron que la densidad de siembra del centeno no tuvo impacto en su biomasa o en la humedad del suelo, lo que a su vez no tuvo impacto en la soya.
Cuando se combinó con la siembra en verde, la dosis mayor de Nitrógeno redujo el rendimiento de la soya. Sin embargo, la siembra en verde combinada con la menor densidad de siembra del centeno y la dosis de fertilización de Nitrógeno más baja, pudo mantener estables los rendimientos de la soya y no requirió tanta semilla de centeno y fertilizante como otras opciones.
En general, sembrar en verde tuvo muchos beneficios. Duplicó la biomasa del centeno porque pudo vivir más tiempo. Si bien resultó en un suelo más seco al momento de la siembra, la siembra en verde conservó la humedad del suelo posteriormente en la temporada de crecimiento y mantuvo el suelo más fresco.
«Nuestros resultados mostraron que los agricultores en climas similares a Pensilvania pueden reducir la densidad de siembra de un cultivo de cobertura de centeno a 34 kg/ha y aplicar una dosis de 34 kg/ha de fertilizante nitrogenado y mantener el rendimiento de soya mientras obtienen los beneficios de sembrar en verde, específicamente el manejo de la humedad del suelo», dice Reed.
«Esta investigación me es muy interesante porque me apasiona promover los cultivos de cobertura», dice Reed. «Encontrar formas de reducir la barrera para la adopción de cultivos de cobertura y potencialmente ayudar a los agricultores a aumentar la rentabilidad es muy satisfactorio»
Las plantas enfrentan el ataque constante de enfermedades, insectos plaga y hongos, lo que resulta en pérdidas de rendimiento que amenazan la seguridad alimentaria mundial. El descubrir nuevas formas de ayudar a la planta a defenderse de los ataques es un gran reto para los científicos.
Las plantas viven en ambientes donde son constantemente atacadas por diferentes organismos. La mayoría de las plantas tienen dos vías para defenderse cuando algo las ataca. La vía del ácido salicílico, que las defiende contra los organismos que las parasitan, como los hongos, y la vía del ácido jasmónico que las defiende contra los organismos que buscan alimentarse de ellas, como los insectos.
La planta sólo puede activar una de las vías a la vez, y el defenderse de un tipo de ataque la hace más vulnerable al otro. Esto no es bueno cuando las plantas viven en ambientes donde están siendo atacadas por muchos organismos diferentes.
Se logró un avance reciente en una colaboración internacional dirigida por la Universidad de Nagoya. El profesor asociado Mika Nomoto y el profesor Yasuomi Tada, de la “Graduate School of Science”, identificaron una proteína llamada NPR1, que ayuda a las plantas a decidir cuál de las vías de defensa utilizar. Esta activa simultáneamente la vía del ácido salicílico y suprime la vía del ácido jasmónico. Los investigadores publicaron sus hallazgos en la edición on-line de “Cell Reports”.
Al unirse al factor de transcripción MYC, NPR1 controla la vía del ácido jasmónico. Un factor de transcripción es como un interruptor en una fábrica donde los genes se activan o desactivan para producir más o menos de algo dependiendo de las necesidades de la planta. Al identificar la proteína, los científicos pueden comprender mejor el mecanismo utilizado para apagar el sistema de defensa contra los insectos. Anteriormente un misterio, este hallazgo podría ser vital para desarrollar cultivos resistentes a los insectos.
«Esperamos que este hallazgo conduzca al desarrollo de cultivares que sean resistentes tanto al daño por enfermedades como al daño por insectos plaga», dice el profesor Tada. Las plantas se enfrentan a infecciones y plagas durante todo su desarrollo. La posibilidad de que nuevas enfermedades puedan causar pérdidas significativas de cultivos es una preocupación constante. Esta mejor comprensión del sistema inmunológico de las plantas debería mejorar el desarrollo a largo plazo de estrategias más efectivas de manejo de enfermedades y plagas.
Quimcasa de México 