Mejorar la resistencia de las plantas al estrés
Dora Agri se dedica a la investigación y desarrollo de materiales que se suman a los fertilizantes especiales para mejorar la resistencia de las plantas al estrés.
Durante su crecimiento y desarrollo, las plantas suelen experimentar diversos tipos de estrés abiótico y biótico, como sequía, altas y bajas temperaturas, salinidad, metales pesados, plagas y enfermedades. Las plantas que crecen en diferentes condiciones ambientales pueden adoptar distintas estrategias para resistir estos factores de estrés a lo largo de su evolución y adaptación, desarrollando así la capacidad de adaptarse a ciertas adversidades. Esta capacidad se denomina resistencia al estrés.
El estrés al que se enfrentan las plantas se puede dividir en dos categorías: estrés biótico (bacterias, hongos, virus, plagas de insectos, etc.) y estrés abiótico (alta salinidad, sequía, baja temperatura, bajo nivel de oxígeno, etc.).
Estos factores han limitado seriamente el desarrollo de la agricultura sostenible. Muchos cultivos sufren múltiples estreses simultáneamente, lo que causa graves pérdidas en la producción. Cómo mejorar la resistencia de las plantas al estrés, reparar y estabilizar los ecosistemas dañados y frágiles es una cuestión que vale la pena explorar.
Estrés por frío : Incluye daños por frío y daños por congelación. Los daños por bajas temperaturas se refieren a los daños que sufren las plantas debido a temperaturas superiores a 0 °C; principalmente, las plantas originarias de los trópicos se dañan a temperaturas más bajas. Los daños por congelación se refieren a los daños causados por la congelación de los tejidos cuando las plantas se someten a estrés por bajas temperaturas.
Estrés por sequía : Cuando la pérdida de agua de las células vegetales alcanza cierto nivel, la disposición de las moléculas de fosfolípidos en la membrana se desordena, la proteína de la membrana se destruye y se pierde la permeabilidad selectiva de la membrana;
Las estructuras cloroplásticas y mitocondriales también fueron destruidas. La sequía redujo el número de láminas tilacoides y distorsionó el número de láminas tilacoides cloroplásticas, redujo el número de crestas internas mitocondriales, desdibujó el núcleo y la membrana nuclear, condensó los cromosomas, disminuyó la actividad de las enzimas sintéticas y disminuyó la fotosíntesis.
Estrés salino : Un exceso de sal en el suelo puede dañar las plantas. En general, cuando la salinidad del suelo supera el 0.20 % o el 0.25 %, se produce estrés salino.
Los efectos nocivos del estrés salino en las plantas se dividen en dos categorías: una es la toxicidad de los iones de sal para las plantas, que incluye el daño a la membrana plasmática y la interferencia con el metabolismo; el otro tipo son dos efectos tóxicos secundarios causados por los iones de sal, el estrés osmótico y el estrés por deficiencia de nutrientes.
Enfermedades de las plantas : Se refiere a la infección de las plantas por diversos patógenos y a la inhibición del crecimiento y desarrollo de las plantas.
La pectinesterasa, pectinasa, cutinasa y celulasa secretadas por el patógeno hidrolizan la pared celular de la planta huésped, lo que resulta en la ruptura del protoplasto de la planta; la toxina producida por el patógeno destruye la estructura de la célula huésped e interfiere con la actividad fisiológica normal del huésped.
Los materiales especiales mejoran la resistencia al estrés
1. Oligosacárido marino
El oligosacárido marino se obtiene mediante la degradación de polisacáridos marinos, con una estructura molecular y actividad biológica únicas. Como inductor exógeno, posee un cierto efecto regulador sobre el crecimiento y la respuesta de defensa de las plantas. Es un nuevo regulador natural del crecimiento vegetal.
Los oligosacáridos marinos están representados por los oligosacáridos de quitosano y los oligosacáridos de alginato. Tras reconocer las moléculas señal de los oligosacáridos marinos, las células vegetales inducen una explosión de especies reactivas de oxígeno, provocan la transducción de moléculas señal, estimulan la expresión de genes de defensa relacionados, aumentan la actividad de las enzimas de defensa de las plantas, sintetizan sustancias resistentes al estrés y mejoran su capacidad de resistencia.
El oligosacárido de quitosano posee buenas características de solubilidad en agua, fácil absorción y bajo peso molecular, y desempeña un papel importante en la promoción del crecimiento vegetal y la inducción de la resistencia al estrés en las plantas. Numerosos estudios han demostrado que el oligosacárido de quitosano, como inductor de estrés vegetal, puede mejorar la capacidad de defensa de cultivos como el trigo, la colza, el repollo, el pepino y el tabaco.
Los oligosacáridos de quitosano también se pueden usar para controlar enfermedades en frutas y verduras después de la cosecha. Estos oligosacáridos mejoran la resistencia de las plantas al estrés abiótico (como la sequía, la salinidad, etc.). ( Producto Cos )
Oligosacárido de alginato : Es un componente de la pared celular de las algas pardas marinas, que representa entre el 17 % y el 45 % del peso seco de las células algales. El oligosacárido de alginato es un oligosacárido multifuncional con un grado de polimerización de 2 a 20, obtenido a partir de la degradación de la algina.
Al igual que los oligosacáridos de otras fuentes, los oligosacáridos de alginato actúan como moléculas de señalización vegetal, participando en la regulación del crecimiento de las plantas e induciendo resistencia al estrés. ( Producto de oligosacáridos de alginato )
2. Micorrizas arbusculares
Las micorrizas arbusculares son los hongos simbióticos de plantas más extendidos en la naturaleza y pueden mejorar la resistencia del huésped al estrés biótico y abiótico.
Las micorrizas pueden mejorar la absorción de nutrientes, aumentar la acumulación de sustancias reguladoras osmóticas, incrementar la actividad de las enzimas antioxidantes, fortalecer la regulación osmótica y mantener el equilibrio de las hormonas endógenas de la planta. Aumentan la síntesis de auxinas, regulan el metabolismo del carbono y del nitrógeno y estimulan la expresión de genes inducidos por el estrés. Mejoran el sistema radicular de la planta y la inmovilización del micelio en elementos de metales pesados para mejorar la resistencia de la planta al estrés abiótico (sequía, temperaturas altas y bajas, metales pesados, salinidad);
Mediante la construcción de la red micelial, puede formar una barrera mecánica contra la invasión radicular de hongos patógenos, potenciar la actividad de enzimas relacionadas con la resistencia a enfermedades, sintetizar metabolitos secundarios relacionados con la resistencia a enfermedades, mejorar la expresión de genes relacionados con la resistencia a enfermedades y la defensa contra la transmisión micelial. La señal puede mejorar la resistencia de las plantas adyacentes y su capacidad para resistir plagas y enfermedades.
3. Glicina betaína
La glicina betaína tiene una variedad de funciones en la resistencia al estrés: regulación osmótica; eliminación de especies reactivas de oxígeno; mantenimiento de la estabilidad de las biopelículas; protección de las instituciones fotosintéticas; mantenimiento de la estructura y función de los complejos proteicos macromoleculares y algunas enzimas, etc. La aplicación externa de betaína puede ayudar eficazmente a las plantas a resistir el estrés abiótico porque la betaína aumenta la eficiencia de la fotosíntesis y el contenido total de azúcar soluble.
La aplicación externa de betaína puede ayudar eficazmente a las plantas a resistir el estrés por frío y las heladas. Esto se debe a que la betaína aumenta la eficiencia fotosintética y el contenido total de azúcares solubles. Tanto durante el estrés por bajas temperaturas como durante la posterior recuperación a temperaturas normales, la aplicación externa de betaína mantiene una mayor eficiencia fotosintética en las plantas.
La glicina betaína puede proteger el fotosistema del maíz y mejorar la asimilación de CO2 bajo estrés salino, mitigando así el daño causado por este. Bajo estrés salino, la betaína mejoró significativamente la capacidad fotosintética, la conductancia estomática, la tasa de transpiración y la actividad de las enzimas antioxidantes relacionadas en todas las plantas, permitiéndoles resistir el ambiente de estrés salino. ( Producto de glicina betaína )
4. Brasinolida
Después de que la brasinolida ingresa a la planta, no solo fortalece la fotosíntesis, promueve el crecimiento y el desarrollo, sino que también tiene un efecto protector en el sistema de membrana de la célula vegetal y puede estimular la actividad de algunas enzimas protectoras en la planta, lo que puede reducir en gran medida el daño a las funciones normales causadas por sustancias nocivas (como malondialdehído, etc.) producidas por plantas bajo estrés.
Una gran cantidad de estudios experimentales y experimentos de campo han demostrado que la brasinolida puede realmente mejorar la resistencia al estrés de los cultivos, especialmente en los aspectos de resistencia a la sequía y resistencia a bajas temperaturas, el efecto es más obvio.
Bajo estrés por frío, el equipo de Dora trató las semillas y plántulas de pimiento con brasinólido y descubrió que, tras remojar las semillas con brasinólido, la tasa de germinación, el potencial de germinación, el índice de vigor y el índice de germinación de las semillas mejoraron significativamente. Al mismo tiempo, se incrementaron los niveles de enzimas antioxidantes y prolina, reduciendo el contenido de MDA. ( Producto de brasinólido )
5. Ácido salicílico
Bajo diversas condiciones de estrés, la fotosíntesis de las plantas mostró una tendencia a la baja y el suministro de productos de asimilación disminuyó. Factores como la sequía, el frío, las altas temperaturas, la salinidad y el anegamiento pueden reducir la actividad fotosintética y el cierre estomático, lo que resulta en un suministro insuficiente de CO2 y una disminución de la fotosíntesis.
El SA puede aumentar el contenido de clorofila, aumentar la pigmentación fotosintética y mejorar la eficiencia fotosintética, mejorando así la resistencia de las plantas al estrés. El ácido salicílico desempeña diversas funciones fisiológicas importantes en las plantas, incluyendo la capacidad de resistir plagas y enfermedades, el frío, la sequía, la salinidad y otros factores de estrés adversos.
En el proceso de resistencia a la sequía, las plantas pueden regular el contenido o aumentar la actividad de diversas enzimas antioxidantes en el organismo. El ácido salicílico tiene un efecto potenciador sobre estas respuestas. El equipo de Dora intentó remojar semillas de maíz con una baja concentración de ácido salicílico bajo estrés hídrico, y la tasa de germinación, el índice de germinación y el índice de vigor aumentaron significativamente.
Bajo estrés salino, el remojo de semillas con ácido salicílico (AS) puede aumentar la tasa de germinación de las semillas de frijol mungo y el contenido de clorofila en las plántulas, y reducir el contenido de MDA y prolina, manteniendo así la integridad de la membrana. Esto puede mitigar eficazmente el efecto inhibidor del estrés salino sobre la germinación y el crecimiento de las semillas de frijol mungo, e inducir una mejora en su tolerancia a la salinidad. ( Producto de ácido salicílico )
6. S-ABA
El S-ABA desempeña un papel importante en la respuesta de las plantas al estrés, como la sequía, la alta salinidad, las bajas temperaturas, las enfermedades y las plagas. En condiciones adversas, las plantas activan el sistema de síntesis de ácido abscísico para sintetizar grandes cantidades de ácido abscísico. Inhibe la apertura de los estomas, promueve la absorción de agua y reduce las vías de transporte de agua. Induce la síntesis de proteínas específicas resistentes a la sequía y mejora la resistencia de los cultivos al estrés.
En condiciones de sequía, el S-ABA puede reducir significativamente la evaporación del agua de las hojas. Reduce la permeabilidad de la membrana celular foliar. Induce la formación de la enzima SOD, protectora del sistema de biopelículas. Inhibe la apertura de los estomas foliares o los cierra, reduciendo así la transpiración y, en última instancia, mejorando la capacidad de retención de agua y la tolerancia a la sequía de las plantas. ( Producto S-ABA )
7. Fertilizante de silicio
Después de que el silicio ingresa a la planta, forma cutina (estructura de doble capa de silicio) en el tejido epidérmico debajo de la cutícula de la hoja, lo que inhibe la transpiración, reduce la evaporación del agua de la planta y mejora la eficiencia de la fotosíntesis y la utilización del agua.
Al mismo tiempo, se deposita silicio entre la pared celular y la cutícula, lo que puede reducir la pérdida de agua y reducir el marchitamiento causado por la pérdida excesiva de agua bajo luz intensa, mejorando así la utilización del agua por parte de las plantas, aumentando así la resistencia a la sequía de los cultivos.
Muchos hongos parásitos se infiltran en sus huéspedes a través de la pared celular epidérmica. El silicio sólido, combinado con las paredes celulares vegetales, puede crear una barrera física que impide la infiltración de hifas fúngicas y mandíbulas o larvas de insectos. Al mismo tiempo, las células no se descomponen fácilmente por las enzimas, lo que previene la invasión de hifas fúngicas junto con la hidrólisis enzimática.
Nuestros experimentos demuestran que el silicio puede mejorar la resistencia del arroz al tizón del arroz, la mancha marrón y el barrenador. El silicio se deposita en la epidermis externa de las paredes celulares de las plantas, formando una barrera física. Esta barrera desempeña un papel fundamental en la resistencia de las plantas a enfermedades y a insectos.
8. Ácidos jasmónicos
Los ácidos jasmónicos son similares a las moléculas señalizadoras polipeptídicas, que regulan eficazmente el crecimiento y desarrollo de las plantas, así como su capacidad de adaptación al entorno. Participan eficazmente en la respuesta de las plantas al estrés ante diversos entornos adversos. Cuando la planta se ve amenazada, esta sustancia contribuye a la expresión de genes de resistencia al estrés y transmite la información relevante a otras partes de la planta para lograr el establecimiento de una resistencia sistémica al estrés.
Bajo estrés de baja temperatura, el tratamiento con ácido jasmónico puede aumentar significativamente las actividades de las enzimas antioxidantes como SOD, POD y CAT en las células de plántulas de trigo, aumentar el contenido de proteína soluble, reducir la conductividad relativa y el contenido de MDA, manteniendo así la integridad de la membrana citoplasmática, mejorando la capacidad de las plantas de trigo para resistir el estrés de baja temperatura.
9. Prolina
Las células vegetales acumulan una gran cantidad de prolina cuando se encuentran bajo estrés, lo que contribuye a la protección de las plantas frente al estrés osmótico. La prolina desempeña cinco funciones en la resistencia de las plantas al estrés.
1. Reguladores osmóticos citoplasmáticos : Como regulador osmótico, la prolina transporta prolina al citoplasma cuando las células están bajo estrés osmótico y reduce el potencial osmótico al aumentar la concentración citoplasmática, manteniendo así el equilibrio osmótico entre las células y el entorno externo.
2. Protector de la estructura celular : La prolina es el aminoácido más soluble en agua y posee una gran capacidad de hidratación. Cuando las plantas sufren daños, la prolina interactúa con las proteínas para estabilizar y proteger las macromoléculas biológicas y las estructuras de la membrana celular.
3. Eliminador de radicales libres : La prolina también es un eliminador de diversos radicales libres.
4. Participación en el metabolismo del nitrógeno y la energía : Cuando las plantas sufren estrés hídrico, sus proteínas se descomponen en grandes cantidades, produciendo amoníaco (NH3). La acumulación excesiva de NH3 provoca intoxicación vegetal. Las plantas pueden transformar el exceso de NH3 acumulado en otras formas y almacenarlo para su posterior recuperación una vez superada la adversidad.
5. Sustancias señalizadoras de estrés ante la adversidad : Como molécula señalizadora, la prolina puede activar diversas respuestas relacionadas con la adaptación a la adversidad, y sus intermediarios metabólicos pueden inducir la expresión de genes de resistencia. ( Producción de prolina )
10. Dora KelpReal
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