Efecto de un Fertilizante a Base de Co y Mo sobre el Estrés Salino en Plantas de Tomate

Estrés salino

La población mundial está sufriendo un aumento exponencial que requiere ir seguido de un aumento del 70% de la producción agrícola actual, según la FAO. Este crecimiento de la producción se ha asumido durante mucho tiempo mediante el abuso de fertilizantes y de los recursos hídricos. Hoy en día, la salinización de suelos y acuíferos, junto a la salinidad de aquellos cercanos al mar por la penetración de agua marina, ha provocado que gran parte de los suelos agrícolas estén afectados por elevada salinidad.

 

Uno de los principales problemas que provoca el estrés salino sobre la planta es una sequía fisiológica, ya que el aumento de la concentración de sales en el medio limita la toma de agua. Además, el aumento de Na⁺ y Cl^– en la planta puede alcanzar niveles tóxicos, desequilibrios nutricionales y ratios desfavorables de nutrientes, que afectan gravemente al desarrollo del cultivo.

La segunda consecuencia del estrés salino en las plantas es el aumento en la generación de especies reactivas de oxígeno y la aparición de un estrés oxidativo. Como defensa ante este estrés, las plantas aumentan la síntesis de enzimas antioxidantes como la catalasa y el ascorbato peroxidasa. Conocer los niveles de estas dos enzimas permite conocer el grado de estrés en la planta.

Por último, el estrés salino provoca un aumento de la generación de etileno por parte de la planta. Esta hormona es conocida por ser la responsable del fenómeno del estrés vegetal. De manera que, el incremento excesivo de esta hormona en momentos críticos del desarrollo desencadena una senescencia prematura, cierre estomático y disminución de la evotranspiración y, por tanto, del transporte xilemático y la absorción radicular, provocando una disminución en el rendimiento fotosintético y el bloqueo fisiológico de la planta, pudiendo llegar a ser irreversible.

Funciones de Co y Mo frente al estrés

Para hablar del efecto antiestrés de fertilizantes a base de cobalto (Co) y molibdeno (Mo), se debe conocer la función fisiológica de los mismos en la planta.

La función más conocida del Co en agricultura suele ser sobre la fijación biológica de nitrógeno en leguminosas. Pero este experimento se centra en su función antiestrés como inhibidor de la enzima ACC oxidasa, la cual cataliza el último paso en la síntesis de etileno. De este modo, es capaz de reducir la generación de etileno y disminuir los efectos indeseados que produce el exceso de esta hormona bajo estrés fisiológico.

 

El Mo se trata de un elemento esencial para las plantas, pero no es biológicamente activo por sí mismo, sino que se encuentra en la composición de un gran número de enzimas. Una de las más relevantes, la nitrato reductasa, está implicada en la asimilación de nitrato por parte de la planta y su transformación a nitrito y amonio. Mantener un buen nivel de Mo en planta favorece la actividad de la reductasa y con ello se favorece el desarrollo vegetativo, aumenta el área foliar, la capacidad fotosintética y el nivel de fotoasimilados. El Mo también participa en la síntesis de ácido indolacético y abcísico a través de la enzima aldehído oxidasa, contribuyendo a una correcta regulación hormonal. Todo ello aporta a la planta una mayor resistencia al estrés salino.

Objetivos

Los objetivos de este trabajo han sido: (1) la evaluación de la respuesta de plántulas de tomate, cultivadas en medio hidropónico, al estrés salino en las primeras etapas de su desarrollo, (2) su respuesta tras la aplicación de un compuesto fertilizante a base de Co y Mo y (3) la evaluación de diferentes dosis de este producto a la reducción del estrés oxidativo.

Se eligió realizar esta experiencia con el cultivo de tomate dada su importancia socio-cultural a nivel mundial, siendo uno de los principales cultivos hortalizas en el mundo.

Desarrollo y condiciones experimentales

Para llevar a cabo la experiencia, se sembraron semillas de tomate cv. Mil Seny en bandeja de plástico con arena de sílice como sustrato inerte y se mantuvieron en cámara de cultivo. Se dejaron desarrollar durante 20 días y posteriormente se realizó el trasplante a recipientes de plástico opacos con 200 ml de solución nutritiva. Las condiciones en la cámara de cultivo durante el desarrollo del experimento fueron normales respecto a la temperatura, luz y humedad, estableciendo periodos de día y noche.

Se evaluaron un total de 5 tesis: un tratamiento Control (CTL), en el que las plantas se desarrollaron en condiciones normales, un Control Salino (CSA), en el que las plantas se desarrollaron en condiciones de elevada salinidad con 50mM de NaCl y 3 tratamientos de salinidad 50mM de NaCl que contenían el producto fertilizante a base de Co y Mo, el cual fue aplicado vía radicular, a las dosis 0,5; 1 y 2 ml/l. Cada tratamiento contó con 9 repeticiones.

 

 

Resultados

Las determinaciones analíticas llevadas a cabo en este experimento se han centrado en: los parámetros físicos, donde se ha realizado un seguimiento del peso fresco y seco de las plántulas durante el desarrollo de todas las tesis, y por otro lado, los parámetros fisiológicos a través de un análisis foliar de macro y micronutrientes y evaluación de diferentes parámetros relacionados con el estrés oxidativo.

Para evaluar los datos obtenidos se realizó un análisis estadístico a través de un estudio de varianza ANOVA de un factor y se aplicó el test de Duncan, con una significancia del 95% para establecer las diferencias significativas entre las medias de los distintos tratamientos.

N Foliar

Como se observa en la gráfica adjunta (Figura 1) los resultados de N foliar obtenidos indican que este nutriente no se ve afectado por el estrés salino a esta dosis de NaCl. Sin embargo, al aumentar la dosis del producto, se produce un ligero descenso. Esto puede ser debido al aumento de la presencia del Molibdeno y su influencia sobre la nitrato reductasa que favorece la transformación a nitrito, su posterior transformación y traslocación.

 

P foliar

Como se aprecia en la Figura 2, la cantidad de P foliar sufre un descenso en todos los tratamientos salinos, en comparación con el tratamiento CTL, debido a que la absorción de P se ve mermada cuando la planta se encuentra en situación de estrés. El contenido de P disminuye al aumentar la dosis de Co y Mo, lo cual puede deberse a que las plantas toman el molibdeno en forma de anión molibdato y, debido a la similitud estructural entre este ion y el fosfato, se considera muy probable que su entrada a la planta tenga lugar a través de los mismos transportadores aniónicos utilizados por el ion fosfato, creando una cierta competencia entre ambos aniones.

K foliar

El contenido de K foliar, según se observa en la Figura 3, sufre una disminución significativa en la tesis con mayor dosis del fertilizante rico en Co y Mo, frente al resto de tratamientos. La disminución de la concentración de K, así como las ya mencionadas de N y P podrían ser indicativas de una posible toxicidad por Mo o Co a elevada dosis.

 

Mg foliar

Respecto al Mg foliar (Figura 4), destaca, en primer lugar, el descenso de Mg en el tratamiento CSA frente al tratamiento CTL. En segundo lugar, los tratamientos donde se aplicó el producto a base de Co y Mo muestran una recuperación estadísticamente significativa del contenido en Mg foliar respecto a la muestra CSA. Este descenso de Mg en plántulas sometidas a estrés salino podría ocasionar graves problemas fisiológicos en la planta, pero el tratamiento con este fertilizante recupera la pérdida de Mg.

 

Ca foliar

El contenido de Ca foliar en las diferentes tesis (Figura 5) indica que las plántulas sometidas a estrés salino sufren una disminución significativa respecto a la muestra control. A pesar de ello, se observa un aumento significativo del contenido foliar de Ca en los tratamientos SD2 y SD3 respecto al tratamiento CSA. El calcio desempeña un papel estructural en la planta esencial, estabilizando las membranas celulares y reduciendo su permeabilidad, lo que contribuye a la mejora de la integridad de las membranas bajo estrés salino.

 

Na foliar

Los resultados de Na foliar (Figura 6), muestran un esperado aumento significativo en todos los tratamientos sometidos a estrés salino, frente al tratamiento CTL. Destaca también un descenso significativo creciente del contenido de Na foliar con aplicaciones mayores del fertilizante a base de Co y Mo, entre el tratamiento CSA y los tres restantes con el fertilizante, siendo significativamente menor a medida que se aumenta la dosis del fertilizante.

 

Fe foliar

Respecto al contenido foliar de Fe (Figura 7), en CSA el aumento de la concentración salina no ha llegado a producir clorosis, mientras que para las tesis con fertilizante, el contenido en Fe foliar disminuye conforme aumenta la dosis. Este resultado es debido muy probablemente al antagonismo catiónico que existe entre este nutriente y el Co. Esta falta de hierro se observó también en las plantas por la aparición de clorosis.

 

Permeabilidad de membrana

El estrés salino provoca un aumento en la generación de especies reactivas de oxígeno y este estrés oxidativo lleva a la destrucción de la integridad de las estructuras de la membrana y el aumento de su permeabilidad. Los resultados obtenidos (Figura 8) indican un aumento significativo de la pérdida de electrolito en el tratamiento CSA, frente al resto de tratamientos, lo que es indicativo de pérdida de la integridad de la membrana en condiciones salinas. Se observa, además, que con todas las aplicaciones de Co y Mo se reduce la pérdida de electrolitos en raíces hasta unos niveles sin diferencias significativas frente a la muestra CTL. Por lo tanto, se consigue recuperar la integridad de la membrana bajo estrés salino gracias al producto a base de Co y Mo.

 

Pigmentos

Como se observa en la Figura 9 no hay diferencias estadísticamente significativas entre los valores de los tres pigmentos en los tratamientos CTL y CSA. Sin embargo, SD2 y SD3 sí muestran un descenso progresivo de pigmentos al aumentar la dosis del fertilizante. Esta pérdida de clorofilas va relacionada con los resultados Fe foliar, ya que este nutriente participa activamente en la síntesis de clorofila.

 

Azúcares totales

El aumento de etileno generado por las plantas bajo estrés salino provoca también la acumulación de azúcares. Esto se observa claramente en los resultados (Figura 10) a través del aumento significativo de azúcares totales que se produce en el tratamiento CSA frente al control. Por otro lado, la aplicación del producto muestra una reducción del contenido de azúcar en SD1 y SD2 sin diferencias significativas frente a la muestra control, indicando una disminución del estrés con la aplicación del fertilizante. En SD3 presenta un pico, señal de un posible estrés por exceso de Co y/o Mo.

 

Catalasa y ascorbato peroxidasa

Tal como se observa en las Figuras 11 y 12, los contenidos de catalasa y ascorbato peroxidasa muestran un aumento significativo en el tratamiento CSA frente al CTL, síntoma de que la planta se encuentra estresada. Los resultados de los tratamientos SD1 y SD2 muestran un significativo descenso de ambas enzimas, lo cual indica que el producto a base de Co y Mo limita la producción de ROS con estas dosis.

 

 

Conclusiones

A partir de los resultados expuestos, se puede concluir que:

• En situaciones de estrés salino, los parámetros analizados muestran que las plantas sufren desórdenes fisiológicos y síntomas de estrés.
• La aplicación de fertilizantes a base de Co y Mo reducen el estrés salino y los efectos causados por la generación de etileno en plántulas de tomate.
• Los mejores resultados no se consiguen con máximas dosis.

 

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Por Elena Roca, Responsable Calidad de Stoller Europe