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Agosto 2021 | Nutrición

Cómo combatir el estrés abiótico en los cultivos

El rol de la glicina betaína para mitigar el impacto de la salinidad

En un contexto de cambio climático global, con escasez hídrica y una degradación de suelos creciente, es clave el uso de sistemas integrados de manejo para mantener o incluso mejorar la productividad de los cultivos en condiciones adversas. En el ámbito biológico, los bioestimulantes como la glicina betaína pueden ayudar a las plantas a contrarrestar suelos ricos en sales y sometidos a problemas de calidad o falta de agua, a través de la osmoprotección. Puede fomentarse su desarrollo en los cultivos o bien integrarse a ellos de manera exógena.

“La glicina betaína es un bioestimulante que ayuda a mitigar el estrés abiótico, principalmente salino e hídrico, mediante el proceso de osmoprotección. Se ha demostrado su absorción y translocación vía raíces y hojas desde la primera hora después de su aplicación”, afirma el Dr. Prometeo Sánchez, profesor investigador titular en el Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas de México y asesor en el manejo de suelo, agua y nutrición de cultivos, quien durante el Congreso Bioestimulantes Latam 2021, organizado por Redagrícola, realizó un análisis de cómo la bioestimulación, como parte de un manejo integrado de la salinidad de los cultivos, puede ayudar a mejorar la fisiología de las plantas.

Particularmente, el Dr. Sánchez destaca los beneficios de la glicina betaína (GB) –una amina cuaternaria presente en las plantas y que también se está incorporando en productos como ácidos húmicos y mejoradores de suelos– en el control del estrés oxidativo y en la absorción de nutrientes para que los cultivos puedan hacerle frente al estrés hídrico y a suelos de baja calidad en un contexto de cambio climático.

SALINIDAD Y CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA

Se sabe que el cambio climático global es una realidad que está afectando a distintas regiones del mundo y, en particular, a América Latina, incrementando la aridez y la escasez de agua, la degradación y la desertificación de los suelos. Estos efectos, que se dan en la mayoría de los países de la región, comprometen la productividad de los cultivos, especialmente cuando se plantan algunos que son más sensibles a la salinidad y/o en zonas no aptas, como ocurre en el caso de los arándanos en Baja California (México) o en diferentes zonas de Perú.

Lo cierto es que, según la FAO, la productividad de los cultivos tendería a bajar en el transcurso de los años, sobre todo si no se hace algo al respecto. Por ejemplo, según esta entidad, entre el 2000 y el 2050, el rendimiento del maíz bajo riego descendería hasta un 2% promedio en países en desarrollo, debido particularmente a la salinización y sodificación del suelo.

Cuadro 1. Disminución del rendimiento de algunos cultivos en función de la salinidad del agua de riego.

La salinidad tiene diversos efectos en las plantas, como la disminución de la fotosíntesis, contenido de clorofila, exportación de fososintatos, inhibición de fosforilación y reducción de los porcentajes de fijación de CO2. “Es una reacción en cadena donde el efecto de la salinidad lleva a un estrés, deshidratación, pérdida de calidad del fruto y de vida de poscosecha”, precisa Prometeo Sánchez.

De hecho, el palto y los berries son algunos de los cultivos más sensibles a este factor. En diversas investigaciones realizadas con los primeros, agrega el investigador, se notó una disminución en el volumen de las plantas, daños y quemaduras en las raíces y también lesiones fisiológicas y problemas agronómicos. Asimismo, en arándanos, ante una salinidad del agua de riego de 1.0 CE (dS/m), se comprobó que su rendimiento baja un 10%, mientras que con 2.0 llega a descender hasta el 50%.

“Dependiendo de su tolerancia a la salinidad, será el daño que puedan aguantar en relación al agua salina o a las condiciones salinas del suelo. En la actualidad, estos cultivos se han llevado a condiciones de extrema salinidad. Sin embargo, la bioestimulación nos permite, aun en condiciones extremas, producirlos con excelentes resultados”, afirma el experto mexicano.

“Tenemos que romper el paradigma de la conductividad eléctrica. La conductividad eléctrica depende de qué tipo de sales encontramos. Algo importante es diferenciar la salinidad cuantitativa de la cualitativa. Si el problema es la conductividad eléctrica, eso se puede manejar. Sin embargo, puede ser que la conductividad eléctrica sea baja, pero si en las sales predominan, por ejemplo, el carbonato de calcio vamos a ver también problemas en las plantas”, detalla el Dr. Sánchez.

NO TODOS LOS CULTIVOS SON CAPACES DE GENERAR TIPOS DE BIOESTIMULANTES PARA DEFENDERSE DEL ESTRÉS SALINO

Ante los distintos tipos de estrés (osmótico, iónico y oxidativo) generados por la salinidad, las plantas tienden a distintos grados de autorregulación (homeostasis) a través de diversos procesos reactivos. “No todos los cultivos son capaces de generar tipos de bioestimulantes para defenderse del estrés salino. Entonces, tenemos que generar esas resistencias a través de aplicaciones exógenas de glicina betaína, prolina y algunos otros elementos”, señala el consultor y resalta que el uso de bioestimulantes –sustancias vegetales o microorganismos que mejoran la eficiencia en la toma de nutrientes o que minimizan el estrés abiótico de una planta– ante una situación de la salinidad debe realizarse como parte de un manejo integrado que incluya estrategias biológicas (estimulantes, portainjertos, variedades), físicas (riego, drenaje, suelo) y químicas (fertilización).

Cuadro 2. La glicina betaína (GB) ayuda en la tolerancia al estrés abiótico.

Entre los distintos tipos de bioestimulantes utilizados en la protección contra el estrés abiótico destaca la glicina betaína. Esta se genera en las plantas en forma endógena a través de la deshidrogenación de colina monoxidasa o a partir de la glicina o bien puede incorporse externamente a través de las hojas o raíces. Ayuda a mantener la actividad fotosintética de las hojas bajo condiciones de estrés salino. Pero también puede tener otros efectos: en el caso del tomate, por ejemplo, ayuda a que obtenga una alta resistencia a las heladas.

La glicina betaína produce efectos en dos áreas principales de las plantas. En las raíces funciona como osmoregulador y ayuda en la absorción de nutrientes. Mientras la presencia de sodios y cloruros baja, la de potacio y calcio aumenta. En tanto, en la parte aérea lleva a la eliminación de especies reactivas de oxígeno o radicales libres (ROS, por sus siglas en inglés), que cuando superan a los antioxidantes llevan a un estrés oxidativo.

Asimismo, fomenta la osmoprotección. Cuando se presenta un exceso de sales, se genera una presión osmótica alta vinculada con la conductividad eléctrica, impactando principalmente en la fotosíntesis. “Se incrementa la cantidad de osmolitos de azúcares y eso lleva a que haya un ajuste osmótico en las células. En vez de que se salga el agua, aun bajo estrés salino esta sigue ingresando a las células. De esa manera, la planta puede mantener en un 70% a 80% sus aspectos fisiológicos. Eso le permite a la planta tomar agua y nutrientes, aun en condiciones de estrés salino”, explica Prometeo Sánchez.

Experiencias en maíz muestran cómo la aplicación de glicina betaína en la fisiología de las plantas tiene positivos impactos en el aumento de la fotosíntesis neta, cantidad de clorofila, en la actividad de la enzima ascorbato peroxidasa (APX), que funciona como antioxidante, y en el contenido de prolina, un aminoácido que ayuda a hacer un ajuste osmótico en las raíces y evitar que la planta se deshidrate.

Sin embargo, hay especies como el tomate y la lechuga que no son capaces de generar suficiente glicina betaína ante el estrés hídrico y salino. Es ahí cuando se precisa de aplicación endógenas. El entregárselas de manera foliar o por la raíz –y no inducir a las plantas a que la generen– las ayuda a que tengan una mejor respuesta, disminuyendo la absorción de sodio y de cloruros, que son las sales que más dañan a los cultivos, y promoviendo la presencia de calcio y potasio.

“Se ha demostrado que las aplicaciones exógenas de glicina betaína permiten mover, traslocarse y absorverse a todos los órganos de la planta. El movimiento de la glicina betaína en las plantas se realiza vía xilema hacia las hojas y floema de las hojas a la raíz, principalmente hacia los órganos en desarrollo y está sujeto a la tasa fotosintética. Su absorción ocurre desde la primera hora y esta se incrementa con la ayuda de surfactantes”, explica Sánchez. En una experiencia de medición realizada en nabos, apunta el experto, al usar glicina betaína marcada con carbono- 14, se vio cómo, en la segunda hoja, la radioactividad pasaba a las dos horas de 1.082.564 dpm*/g (desintegración por minuto) de materia seca hasta llegar a 2.316.145 dpm*/g a las 24 horas.

¿Cuándo aplicar glicina betaína? Las dosis, resalta el académico, debieran realizarse cada 15 o 30 días, a razón de dos litros por hectárea por el sistema de riego y un litro vía foliar. “Pero eso dependerá mucho del cultivo, de su sensibilidad y de las condiciones de salinidad. En arándanos, por ejemplo, podrían hacerse aplicaciones cada semana, si hay mal drenaje y mucha presencia de sales”, concluye.