LA FISIOLOGÍA VEGETAL COMO PIEDRA FUNDAMENTAL DE LA AGRICULTURA (II)

Parte 2:…..y entonces vino el estrés

Los factores externos que provocan estrés en la planta son las «malas» (desfavorables) condiciones climáticas: estrés hídrico o sequía, pero también estrés térmico, causas bióticas como insectos y enfermedades o factores mecánicos. Pero, ¿cómo reacciona la planta al estrés? Esta pregunta nos conduce al equilibrio hormonal de la planta. Las plantas tienen tres hormonas de crecimiento naturales: auxinas, citoquininas y giberelinas. Hay varios grupos de hormonas vegetales «positivas» como el ácido jasmónico, el ácido salicílico, etc. Pero por ahora nos quedaremos con los grupos de hormonas 3+2.  Las 3 de crecimiento (Auxinas, Citoquininas y Giberelinas ) y las 2 hormonas de “inhibición”: etileno y ácido abscísico.

Cada una de estas hormonas juega un papel importante en el ciclo de crecimiento de la planta, pero siempre en un momento específico. Si la planta está desequilibrada, experimenta estrés. Las hormonas vegetales, o fitohormonas, son desencadenantes de señales, por así decirlo, mensajeros que llevan un mensaje de un extremo de la planta (generalmente la superficie) al otro (raíz u otra parte aérea) . Siempre que hay algún desequilibrio hormonal, la planta activa fitohormonas para restaurar este equilibrio.

COMO PIENSAN LAS PLANTAS?

Lo que la naturaleza decide no siempre es lo que necesita la agricultura, por lo que tenemos que «comprender» la planta y ayudarla a encaminarla en la dirección correcta. Es lo mismo con nosotros los humanos. Si salimos de casa en manga corta en una calurosa tarde de verano, nos sentimos cómodos. Pero si cambia el tiempo y hace frío, humedad y viento, nuestros cuerpos comienzan a temblar para generar calor. Si nos ponemos una chaqueta, nos sentimos bien nuevamente. Conclusión: Tenemos que ofrecer a las plantas una chaqueta.

Con o sin estrés

El etileno juega un papel importante en las etapas finales del crecimiento de la planta y la maduración de la fruta, pero es perjudicial en las etapas de crecimiento de la floración y la fructificación cuando se vuelve excesivo.

El estrés, un término inglés que significa presión, tensión, carga, comenzó a ganar importancia a partir de mediados del siglo XX. Las personas experimentan estrés tanto por motivos físicos (enfermedad) como por factores psicológicos (presión laboral, presión familiar, etc.). Recientemente, en la agricultura también ha estado hablando sobre el estrés en las plantas y los cultivos.

Las hormonas “inhibitorias” son el etileno y el ácido abscísico. El etileno, producido en situación de NO estrés, en el curso normal del ciclo, es importante para la coloración de la fruta, la conversión de ácido a azúcar o el desarrollo del sabor. En situaciones de estrés, sin embargo, es responsable de la caída de hojas, frutos y flores. El ácido abscísico -sin estrés-  provoca la hibernación de semillas y brotes, la formación de reservas e inhibe la germinación (p. ej., al almacenar patatas). Bajo estrés, induce el cierre de estomas y la síntesis de proteínas resistentes a la sequía.

Caída fisiologica  en árboles frutales

El etileno juega un papel importante en la fase final del crecimiento (maduración de la fruta), pero es perjudicial en las etapas de crecimiento de la floración y la fructificación cuando supera un nivel relativo de producción a las hormonas del crecimiento. Una problemática típica,  que no se clasifica directamente como estrés, pero que tiene las mismas consecuencias, es la caída fisiológica de la fruta en ciertas variedades (por ejemplo, la llamada caída de junio en las cerezas). El proceso es el mismo: la planta produce etileno por razones propias-fisiológicas- de la planta, lo que hace que se caigan los frutos o las flores, y baja el rendimiento.

El etileno es el mensajero que envía la señal a la planta para que deje de crecer, indicándole que necesita rizar sus hojas y dejar caer flores, frutos y hojas. La situación estresante puede ser de corta duración – unas pocas horas de frío extremo, un herbicida – o durar varios días o semanas en -p. ej.- sequía.

Restaurar el balance hormonal

Para prevenir, eliminar o paliar el estrés, es necesario aportar a la planta promotores naturales de las hormonas del crecimiento (citoquininas, auxinas y giberelinas) para restablecer el equilibrio con productos o determinadas formulaciones que contengan, por ejemplo, extractos de algas (aunque las distintas variedades reaccionan de forma diferente: Ecklonia Maxima tiende a ser de carácter auxínico,  Ascophyllum Nudosum con una relación auxinas-citoquininas más equilibrada, microalgas con concentraciones importantes de ácido salicílico, etc.) y ciertos micronutrientes (Zn, Co, Mg, Mn, etc.) para bloquear o inhibir específicamente la producción de etileno fisiológico en casos agudos de estrés, así como recuperar el ciclo de producción de aminoácidos y proteínas naturales de la planta.
El aporte de aminoácidos directamente, provee a la planta de energía “inmediata” (ATP).

Esta terapia también ayuda a alargar y retrasar el período de cosecha, lo que rinde más al agricultor al cosechar calibres más grandes de fruta, aliviar la presión de recolección o salir de la ventana principal de comercialización, y como dicho, paliar la caída fisiológica de frutos en variedades específicas de caquis, cerezas, incluso algunos cítricos (mandarinas)

LA FISIOLOGIA VEGETAL COMO PIEDRA FUNDAMENTAL DE LA AGRICULTURA

Parte 1: AL PRINCIPIO FUE LA FERTILIZACIÓN…….

No solo el agua y los fertilizantes aumentan el rendimiento. La biotecnología y el conocimiento de la fisiología vegetal también desempeñan un papel clave en la explotación del potencial genético de una planta.

La primera fase de la evolución de los insumos agrícolas para aliviar el estrés de las plantas, interacción-, comenzó a principios del siglo XX con la síntesis de los fertilizantes nitrogenados. Luego vinieron los fertilizantes líquidos, los oligoelementos y micronutrientes, etc.

La segunda fase, –reacción-, comenzó con la protección de cultivos. Los herbicidas, insecticidas, fungicidas y reguladores de crecimiento nos acercaron un paso más al aumento de rendimiento deseado.

La tercera fase, -prevención-, se ocupa en última instancia del potencial genético de la planta, y aquí es donde la biotecnología y el conocimiento de la fisiología vegetal juegan un papel fundamental. Esto conduce a la terapia de protección de plantas. No se trata de los medios para solucionar o aliviar el estrés, sino de las acciones para prevenirlo.

La palabra estrés se ha usado mucho últimamente en la producción de cultivos. Los causantes del estrés son diversos: condiciones climáticas desfavorables (sequía, frío, inundaciones…) así como agentes externos (insectos, herbicidas, los propios humanos, etc.) Pero el estrés no es el único foco de atención de la fisiología vegetal. Como ya se mencionó, el control específico de la producción también juega un papel muy importante. Las hormonas de crecimiento natural son importantes para obtener un alto rendimiento, pero también deben estar presentes en el momento adecuado. Las hormonas vegetales se dividen en dos grupos principales: hormonas de crecimiento o de promoción y las hormonas del estrés. Pero yo prefiero llamarlas «hormonas de inhibición» porque bajo ciertas condiciones normales no causan estrés, sino que son parte del ciclo natural de vida de la planta y como tal, muy necesarias.

Tres hormonas de crecimiento (esenciales)

Las hormonas de crecimiento son:

  • las auxinas (división y crecimiento celular, dominancia apical, desarrollo de raíces laterales), producidas en los meristemas apicales de las plantas, de movimiento basípeto (se producen en los  ápices y se trasladan hacia la raíz)
  • las citoquininas (división celular, brotación lateral, fructificación), producidas en la raíz, principalmente en las puntas y en los pelos radiculares
  • las giberelinas (germinación, crecimiento celular, desarrollo vegetativo, cuaje de flores y frutos). Producidas esencialmente en los tejidos de hojas (parte aérea) jóvenes. Una especie de hormona de la juventud para las plantas.

Hay otra serie de hormonas de crecimiento o “positivas”, pero por ahora nos quedaremos con estos tres grandes grupos.

DEMASIADO DE LO “BUENO”

Hay que controlar la planta y su desarrollo, en última instancia, la producción. Un ejemplo es el encamado (vuelco)  de los cereales.
Hecho: Se fertiliza mucho.
Consecuencia: La planta toma el nitrógeno aportado, se enfoca al crecimiento vegetativo, no logra formar suficiente desarrollo de raíz porque no lo necesita > raíces secundarias y  pelos radiculares, donde se producen las citoquininas, y se dispara el crecimiento apical. Las consecuencias: cañas demasiado altas y volcadas, mucha materia seca, menos espigas y granos. Aquí hay que ayudar fomentando la producción de citoquininas, que son las encargadas de la división celular. Los productos con una alta proporción de citoquininas y boro ayudan a la planta a ralentizar el crecimiento vegetativo. Con más división celular, obtenemos más ahijado (macollaje) cuando se aplica antes de esta fase y tallos mas gruesos y espigas más grandes con mas granos y más fértiles cuando se aplica más tarde (más división celular = más granos). La misma cantidad de fertilizante aplicada se divide mejor, va dirigida a más rendimiento y menos materia seca.

EL LOBO CON PIEL DE CORDERO

Es cierto que estamos hablando todo el tiempo de hormonas de crecimiento e inhibitorias. Pero como todo en la vida y especialmente en agricultura, los excesos son malos y no todo es blanco o negro. Las auxinas, consideradas como hormonas de vital importancia para el crecimiento, son a su vez componentes de un herbicida muy conocido: el 2,4D, herbicida hormonal para malezas de hoja ancha. Con esto queda patente, que demasiado “positivo” puede ser “negativo”

Die Pflanzenphysiologie als Baustein der Landwirtschaft

Nicht nur Wasser und Dünger steigern den Ertrag. Beim Ausschöpfen des genetischen Potenzials einer Pflanze spielen auch die Biotechnologie und die Kenntnis der Pflanzenphysiologie eine Rolle.
Die erste Phase der Evolution der landwirtschaftlichen Betriebsmittel, um den Stress der Pflanzen zu lindern -Interaktion – begann Anfang des 20. Jahrhunderts mit der Synthese der Stickstoffdüngemittel. Dann kamen die flüssigen Düngemittel, die Spuren- und Mikronährstoffe, usw.
Die zweite Phase – Reaktion – begann mit dem Pflanzenschutz. Herbizide, Insektizide, Fungizide und Wachstumsregulatoren brachten uns einen Schritt weiter zur ersehnten Ertragssteigerung.
Die dritte Phase -Prävention – befasst sich letztendlich mit dem genetischen Potenzial der Pflanze, und da spielen die Biotechnologie und die Kenntnis der Pflanzenphysiologie eine Rolle. Das führt zur Pflanzenschutztherapie. Es geht nicht um die Mittel, Stress zu beheben oder lindern, sondern eher um Aktionen, um vorzubeugen.
Zeitpunkt wählen
Das Wort Stress wird in letzter Zeit sehr oft in der Pflanzenproduktion benutzt. Stress-Erreger sind ungünstige Witterung (Dürre, Kälte, Überflutung…) sowie externe Agenten (Insekten, Herbizide, der Mensch selbst, usw.) Aber nicht nur Stress ist der Schwerpunkt der Pflanzenphysiologie. Wie schon vorhin erwähnt, spielt auch die gezielte Lenkung der Produktion eine sehr wichtige Rolle. Die natürlichen Wachstumshormone sind wichtig, um einen hohen Ertrag zu erlangen, aber auch diese müssen zum korrekten Zeitpunkt passen. Pflanzenhormone teilen sich in zwei große Gruppen: Wachstumshormone und Stresshormone. Ich nenne sie aber lieber „nicht – Wachstumshormone“, da sie unter gewissen bzw. normalen Bedingungen nicht Stress verursachen, sondern Teil des natürlichen Verlaufes des Pflanzenzyklus sind.
Wachstumshormone sind Auxine (Zellteilung und Wachstum, Apikaldominanz, seitliche Wurzelentwicklung), Cytokinine (Zellteilung, seitliches Sprießen, Fruchtansatz), Gibberelline (Keimung, Zellwachstum, Blüte und Fruchtansatz). Es gibt einer Reihe weitere diese Hormone, aber wir bleiben erstmal bei diesen drei großen Gruppen

Mit oder ohne Stress
Die Stresshormone sind Ethylen und die Abscisinsäure. Ethylen ohne Stress, im normalen Verlauf des Zyklus, ist wichtig für die Früchtefärbung, die Umwandlung von Säure in Zucker oder die Aromenentwicklung. Bei Stresssituationen ist es aber für Blätter-, Früchte- und Blütenabfall verantwortlich. Abscisinsäure bewirkt ohne Stress die Überwinterung von Samen und Knospen, die Reservebildung und hemmt Keimung (z. B. bei Kartoffellagerung). Bei Stress induziert sie die Stomata Schließung und die Synthese von Proteinen mit Resistenz gegen Trockenheit.

Zu viel des Guten
Man muss die Pflanze, im Endeffekt die Produktion, lenken. Ein Beispiel ist das Lagern des Getreides. Fakt: Es wird viel gedüngt. Die Pflanze nimmt den zur Verfügung gestellten Stickstoff, stellt sich auf Wachstum ein, bildet nicht genügend Haarwurzeln – wo Cytokinine erzeugt werden – weil es sie nicht braucht, und schießt in der Höhe. Die Folgen: zu hohe Stöcke, die kippen, viel Trockenmasse, weniger Ähren bzw. Körner. Hier muss man helfen, in dem man die Produktion von Cytokininen fördert, die zuständig für die Zellteilung sind. Produkte mit einem hohen Anteil an Cytokininen sowie Bor, helfen der Pflanze, das vegetative Wachstum zu bremsen. Durch mehr Zellteilung erhalten wir bei früher Anwendung mehr Bestockung, bei späterer Anwendung größere Ähren (mehr Zellteilung = mehr Körner). Dieselbe angewendete Menge Düngemittel teilt sich besser auf, gezielter in mehr Ertrag und in weniger Trockenmasse.