Influencia de la radiación ultravioleta-B y la tautocronía del rayo luminoso en la producción y calidad de los cultivos de berries

Los eventos que acompañan el cambio climático, como las precipitaciones erráticas, el incremento de temperatura y de la radiación ultravioleta (UV), entre otros, se han convertido en los principales problemas que enfrenta la humanidad. La reducción de la capa de ozono ha tenido como consecuencia una mayor incidencia de la radiación UV-B que llega a la superficie terrestre, esto genera preocupación, debido a las consecuencias negativas que tiene sobre la producción agrícola. La radiación UV es una fracción del espectro electromagnético solar, con longitud de onda más corta (200-400 nm) que la de la luz visible (400-700 nm). Este tipo de radiación se clasifica en UV-C (200-280 nm), UV-B (280-315 nm) y UV-A (315-400 nm). No toda la radiación UV-B es absorbida por la capa de ozono y gases atmosféricos, de manera que alcanza la superficie de la tierra, y tiene suficiente energía para causar efectos fotobiológicos en las plantas.

La respuesta de las plantas

La respuesta de las plantas a la radiación UV-B se clasifica en respuesta fotomorfogénica si es de baja dosis y en respuestas de estrés si la dosis es alta. Algunos efectos de las altas dosis de radiación UV-B sobre las plantas son el daño a los ácidos nucleicos, proteínas y lípidos, reducción de la fotosíntesis, reducción de la biomasa y generación de especies reactivas de oxígeno (ROS). La presencia natural de UV es un elemento necesario para la inducción de procesos morfogénicos que le permiten a las plantas adaptarse al estrés oxidativo provocado por el ambiente. Por lo que, la radiación UV-B podría no sólo considerarse como una fuente de estrés que conduce a un daño.

Las plantas responden a la radiación UV-B a través de la alteración de sus funciones metabólicas y la regulación de la expresión génica, mediante mecanismos de señalización que regulan diversas rutas metabólicas. Las diferencias en la dosis de radiación, tiempo de exposición a la UV-B, así como la especie o genotipo de planta provocan también cambios en la respuesta de éstas a la radiación UV-B.

Ante la exposición a la radiación UV-B, las plantas pueden alterar la anatomía de las hojas, que actúan como una pantalla contra la UV-B. Además, la radiación UV-B estimula la producción y acumulación de diferentes tipos de compuestos absorbentes de UV-B y fotoprotectores. Algunos compuestos absorbentes de radiación UV-B como los flavonoides, surgen de la ruta biosintética de los compuestos fenólicos. Durante la maduración de algunos frutos de berries, es necesaria la transcripción de genes de la ruta de la biosíntesis de flavonoides para la biosíntesis de antocianinas. El flavonol es una subclase de los flavonoides, que junto a las antocianinas incrementan la intensidad de color de las berries, además de jugar un papel muy importante en la protección del polen y de las berries jóvenes contra la radiación UV-B.

Aunque la síntesis de flavonoides es inducida por eventos de desarrollo, su concentración puede ser afectada por las condiciones ambientales. Los flavonoides, además de su papel en la absorción de radiación UV-B, son potentes antioxidantes. Esta acción antioxidante de los flavonoides, también puede jugar un papel en la protección contra la radiación UV-B, ya que las ROS pueden ser eliminadas por los flavonoides. Los estudios en berries demuestran que la radiación UV-B influye en el incremento en la concentración o acumulación de flavonoides, la longitud del tallo y área de la hoja ocasiona una reducción de cloroplastos y carotenoides debido al daño estructural que ocasiona a los pigmentos fotosintéticos. La fotosíntesis y conductancia estomática también se ha visto afectada en berries por la radiación UV-B, debido a la limitación del intercambio de gases en las hojas.

Protección

La aplicación de compuestos fotoprotectores exógenos le confiere a los tejidos vegetales protección contra la radiación UV-B. El fulvaleno es un compuesto orgánico cíclico que forma complejos organometálicos con algunos metales, se compone de dos anillos de carbono aromáticos unidos a un metal de transición. Estos complejos pueden absorber fotones de energía de la luz, cuando se expone a la radiación UV, el enlace CC que une los dos lados de este compuesto se rompe de forma reversible y la energía se absorbe durante el proceso, cuando esto ocurre, el fulvaleno pasa a un estado de energía activado. Cuando sea necesario, puede ser provocada por el uso de una pequeña cantidad de calor o un catalizador para volver a su estado original y liberar la energía absorbida.

Por otro lado, el rotaxano y catenano son moléculas entrelazadas, compuestas de dos o más moléculas de componentes que no están unidos covalentemente, pero están intrínsecamente vinculados a través de una unión mecánica. Esta disposición no permite que exista un enlace covalentemente, se mantienen unidos debido a la incapacidad para formar enlaces covalentes, favoreciendo la unión mecánica

La tecnología de los productos fotoprotectores que consisten de un cluster de selenio, niquel, titanio y polioxomolibdato insertados en una base de fulvaleno-rotaxano-catenano, generan una secuencia ortogonal de dendrímeros que forman nanosomas intra-tilacoidales que optimizan significativamente la fotosíntesis en la planta, y funcionan como una reserva de luz a nivel de cloroplastos.

La aplicación de productos foliares a base de fulvaleno-rotaxano-catenano en las plantas tiene un efecto protector contra la radiación UV (A, B y C), basado en la activación de mecanismos de reparación para reducir el daño ocasionado al fotosistema. La aplicación de estas nanomoléculas disminuye los niveles de ROS generados por el estrés que ocasiona la radiación UV-B. Estos nanocompuestos estimulan los procesos fotosintéticos de la planta, mejorando la eficiencia del fotosistema II evitando la disminución de la fotosíntesis causada por una condición adversa de radiación. Además de incrementar la asimilación de CO2 y conductancia estomática afectada por la radiación UV-B.

Si deseas conocer más de la influencia de la radiación ultravioleta-B y la tautocronía del rayo luminoso en la producción y calidad de los cultivos de berries visita: www.institutolightbourn.edu.mx  y www.facebook.com/lightbournr

 

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