Soluciones biorracionales para defensa de brócoli

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La sociedad exige la producción de alimentos con la mínima degradación de los recursos naturales. Entre esos se destacan los portadores de sellos que garantizan la no utilización de pesticidas en el proceso productivo. En tal sentido se han desarrollado sistemas de cultivo sustentables y, por lo tanto, menos dependientes del uso de pesticidas.

Actualmente, la producción de brócoli, y en general la producción agrícola, se está viendo limitada por diversos factores bióticos como insectos-plaga, que se desempeñan como vectores de múltiples enfermedades.

Debido a la concientización de los problemas causados por los pesticidas en el ambiente, la sociedad exige la reducción de su uso, de forma que la investigación prueba los más diversos productos, de los que muchos se utilizan por los agricultores.

Esto ha llevado a revisar detenidamente las prácticas agrícolas y a buscar una agricultura menos contaminante, más sustentable. En este contexto, el propósito del presente trabajo es explorar el efecto de formulaciones comerciales y tecnologías de manejo a base de Silicato de potasio como inductor de la defensa de las plantas.

 

Capacidad de defensa de plantas

Las plantas tienen la capacidad natural de defenderse de los agentes fitopatógenos a través de un fenómeno biológico conocido como resistencia.

Es decir, responden a señales externas del ambiente, tales como el ataque por patógenos, con respuestas de defensa básicas, comunes, muy rápidas, que pueden ser localizadas y sistémicas, las que generalmente ocurren por la alteración de los patrones de expresión de varias proteínas relacionadas con la patogénesis (PRs) [Ton et al., 2002].

Enzimas como quitinasas, glucanasas y pectinasas se encuentran ampliamente distribuidas en el reino vegetal. Se incluyen entre las proteínas relacionadas con la defensa de las plantas, cuya expresión se induce por agentes patógenos y por diversos estímulos físicos o químicos.

Entre los sistemas enzimáticos relacionados con la defensa se encuentran enzimas oxidativas que se consideran la primera línea de defensa de la planta, ya que se acumulan en el líquido apoplástico. Estudios recientes indican que las aplicaciones sucesivas de nutrimentos o activadores inducen repuestas vegetales diversas.

Así también producen sustancias con efecto antimicrobiano, tales como barreras físicas, que impiden, limitan o retardan la colonización de microorganismos patógenos. Pueden estar presentes previamente al ataque de los mismos, formarse en respuesta a ellos o con aplicación de tratamientos de sustancias sintéticas o de naturaleza química.

 

Beneficios del Silicato de potasio

Se ha demostrado que la molécula Silicato de potasio [K2SiO3] actúa como “elicitor” o inductor de proteínas de defensa, por lo que se ha venido incorporando como alternativa para una agricultura más sostenible
[ver cuadro]. 

 

El Silicato de potasio es un ingrediente activo que se utiliza como fungicida, insecticida y acaricida. Como fungicida preventivo presenta un control óptimo cuando se utiliza en un programa de fumigación preventiva programada; proporciona la supresión de ácaros, mosca blanca y otros insectos, y está aprobado para su uso en cultivos agrícolas, frutas, frutos secos, vides, céspedes y plantas ornamentales [EPA, 2006].

 

Uno de los beneficios del Silicato de potasio es que genera resistencia, mecanismos de defensa en las plantas, tanto físicos como bioquímicos, a través de factores constitutivos tales como cutícula, pared celular e inhibidores enzimáticos preformados, que son utilizados para prevenir la colonización de tejidos de la planta por la mayoría de microorganismos y tiende a acumularse en el apoplasto en las paredes de las células epidérmicas [Epstein 1994; Marschner 1995; Tisdale et al, 1993; Samuels et al, 1993]; además de reforzar en las plantas su capacidad de distribución de los carbohidratos requeridos para el crecimiento y producción de cosecha.

En Europa, el Silicato de potasio es comercializado principalmente para uso en cultivos bajo invernadero, ya que controla Cenicilla polvorienta, e incluso se ha demostrado que se reduce las aplicaciones de fungicidas [Belanger R.R 1995]. 

Además de inhibición de enfermedades de hongos, también mejora el desequilibrio de ciertos minerales y otras enfermedades causadas por estrés abiótico [Marscher 1995, Epstein 1994].

Haz clic en la tabla para ver la versión completa de: Ejemplos de inductores comerciales que ejercen efectos sobre diferentes patógenos. (Gómez E.D. & Reis M.E., 2011)

 

Desarrollo del ensayo

En el presente estudio se evalúa el Silicato de potasio en conjunto con aceite vegetal de café en diferentes dosis en comparación con un producto de síntesis química con la finalidad de inducir o incrementar la resistencia del cultivo de brócoli.

Lo anterior coadyuvará a la obtención de plántulas para trasplante con mayor resistencia al ataque por factores bióticos o enfermedades, o con una mejor adaptabilidad a condiciones desfavorables del clima, traduciéndose en el aumento de la producción.

Se trabajó sobre la hipótesis de que la aplicación de Silicato de potasio induce en las plantas la expresión de proteínas PRs relacionadas con resistencia a patógenos.

El objetivo fue evaluar el efecto del Silicato de potasio sobre la inducción de la expresión de enzimas vegetales relacionadas con los mecanismos de defensa a agentes patógenos en plantas de brócoli.

El ensayo se instaló en el invernadero de Fitopatología del Centro de Investigación y Graduados Agropecuarios del Instituto Tecnológico de Tlajomulco, Tlajomulco de Zúñiga, Jalisco.

Para la realización del experimento se utilizaron semillas de brócoli var. Harris contenidas en 10 charolas de plástico negro, con 500 cavidades cada una, en una mezcla de sustrato estéril (peat moss) y vermiculita.

Se utilizó un diseño al azar con tres repeticiones equivalente a 100 plántulas por tratamiento por repetición. Cada tratamiento se aplicó al follaje con un aspersor manual a partir de los ocho días de edad de la planta, y semanalmente hasta el momento de la evaluación
del experimento.

Los productos utilizados fueron fertilizantes comerciales a base de silicio (Silicato de potasio y Silicato de calcio) en forma líquida para aplicación foliar, con y sin adherente a base de aceite vegetal de café.

El tratamiento testigo o conttol consistió en plantas de brócoli sin aplicación de los productos indicados. Cabe mencionar que durante el estudio únicamente se fertilizó con los productos a base de Silicato de potasio.

Los tratamientos consistieron en la aplicación foliar de los productos en secuencia, repetición y dosis determinadas.

Se realizaron muestreos vegetales (hoja) semanalmente (10 plantas por tratamiento y repetición). Se recolectaron muestras durante cuatro semanas, con el objetivo de cuantificar gradualmente expresión enzimática.

El material vegetal se almacenó a -70°C, previo al análisis de cuantificación de proteínas totales.

El análisis del material vegetal se realizó en el laboratorio de Biotecnología Vegetal del Centro de Investigación y Graduados Agropecuarios del Instituto Tecnológico de Tlajomulco, Tlajomulco de Zúñiga, Jalisco.

La inducción de mecanismos de defensa en plántulas de brócoli por aplicación foliar de Silicato de potasio se evaluó a través de la cuantificación de la actividad enzimática de proteínas PRs (peroxidasas) de extractos de proteínas totales obtenidos de tejido foliar de las plantas, de los cuales se evaluaron las muestras obtenidas de las semanas 1, 2, 3 y 4 después de la aplicación del tratamiento.

 

Resultados del ensayo

Las variables físicamente medidas en plántulas de brócoli fueron área radicular,  lámina foliar y altura (ver imágenes).

De los tratamientos empleados con Silicato de potasio + aceite vegetal de café y  Silicato de calcio + Inex-A, se deducen las siguientes conclusiones:

  • El Silicato de potasio demostró estimular el desarrollo vegetativo aportando un mayor vigor,  aumento en la productividad y la resistencia al estrés biótico y abiótico, como deficiencia hídrica y enfermedades fungosas.
  • El Silicato de potasio aumenta la producción de fotoasimilados, debido al incremento en la tasa fotosintética; se presenta un aumento de substrato para la incorporación de nitrógeno en los esqueletos carbónicos.

Comenzaron a revelarse diferencias estadísticas, es decir, incremento de actividad de enzimas peroxidasas PRs, durante la cuarta semana de aplicación para los siguientes tratamientos:

  • Tratamientos con Silicato de potasio + Adherente (Aceite de Café): R1.0+G, R1.25+G
  • Tratamiento con Silicato de potasio – Adherente (Aceite de Café): R1.0-G, R.125-G.
  • Tratamiento Control y Tratamiento con Silicato de calcio + Adherente: B1.0+A, B1.25+A, Tratamiento con Silicato de calcio – Adherente: B1.0-A, B1.25-A, no evidenciaron diferencias estadísticas entre cada uno.

En las plántulas de brócoli (tejido vegetal) tratadas con Silicato de potasio con adherente, Silicato de potasio sin adherente, Silicato de calcio con adherente, y Silicato de calcio sin adherente, ningún tratamiento revela resultados estadísticos significativos en cuanto a inducción de concentración de proteínas durante la primera semana de aplicación, siendo similares a los del tratamiento control.

Conclusiones

El objetivo del estudio fue generar información técnico-científica sobre el efecto del silicato de potasio sobre la expresión de enzimas relacionadas con los mecanismos de defensa al ataque de microorganismos fitopatógenos en la planta de brócoli.

Esto conducirá a la obtención de plántulas de mayor vigor para el trasplante y a la disminución de la aplicación de pesticidas reduciendo costos de producción, beneficiando el medio ambiente y la salud pública.

Rivas Cancino es ingeniero agrónomo con especialidad en nutrición vegetal. Cuenta con experiencia en implementación de BPA y sistemas de reducción de riesgos de contaminación en producción primaria de vegetales y auditoría de campo. Actualmente labora como coordinador de inocuidad en Hortifrut, S.A. de C.V.

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2 comentarios en “Soluciones biorracionales para defensa de brócoli

  1. Hola! felicidades por innovar en esta área en especifico (mecanismos de defensa) excelente investigación ya que nos urge bajar el uso indiscriminado de pesticidas. FELICIDADES a la autora!!

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