RELACION ENTRE NUTRICION Y CONDICIONES DE ESTRÉS EN LAS PLANTAS

Presentación del tema: "RELACION ENTRE NUTRICION Y CONDICIONES DE ESTRÉS EN LAS PLANTAS"— Transcripción de la presentación:

1 RELACION ENTRE NUTRICION Y CONDICIONES DE ESTRÉS EN LAS PLANTAS
Por: Amparo Medina Torres Universidad Jorge Tadeo Lozano Centro de Investigaciones y Asesorías Agroindustriales

2 1. INTRODUCCION 1.1. Definición de estrés “Es cuando un factor externo ejerce un efecto adverso sobre la planta” Se produce estrés cuando hay una variación en una condición ambiental que causa en efecto adverso sobre el crecimiento o función de los organismos. Desde el punto de vista agrícola, un factor se considera estresante cuando afecta el rendimiento o la calidad de los productos cosechados.

3 1. INTRODUCCION 1.1. Definición de estrés El efecto adverso que se produce como consecuencia del estrés puede ser plástico o elástico. Es plástico cuando la función alterada no regresa a la normalidad Es elástico cuando la función alterada regresa a la normalidad, con efectos no muy notables.

4 1. INTRODUCCION 1.2. Condiciones de estrés más comunes Déficit hídrico Frío (helada y congelamiento) Calor (choque térmico Salinidad Deficiencia de oxígeno Acidez o alcalinidad Estrés biótico

5 1. INTRODUCCION 1.3. El complejo ambiental Ambiente es el conjunto de factores y potenciales bióticos y abióticos (clima y suelo) que afectan el crecimiento, la estructura y la reproducción de un organismo. Los factores ambientales interactúan de manera compleja entre sí y con el organismo o población.

6 Representación del complejo ambiental. Adaptado de Gliessman (2000)
Radiación solar Humedad Relativa Temperatura Actividad humana Composición atmosférica Animales asociados Vientos Plantas asociadas Lluvia, riego Microorg. asociados Topografía, latitud, altitud Nutrientes Suelo Material parental Gravedad Representación del complejo ambiental. Adaptado de Gliessman (2000)

7 2. RESPUESTA DE LAS PLANTAS AL ESTRES
2.1. Respuestas generales Adaptación Es la tolerancia se ha adquirido genéticamente después de varias generaciones Aclimatación Es el incremento en la tolerancia que se da después de una corta exposición al factor estresante

8 2. RESPUESTA DE LAS PLANTAS AL ESTRES
2.2. A la sequía Disminuye el área foliar Se estimula la absición de hojas Se estimula el crecimiento radical (raíces profundas) Hay cierre de estomas y se limita la fotosíntesis Se afecta la disipación de la energía de la superficie foliar (choque térmico)

9 2. RESPUESTA DE LAS PLANTAS AL ESTRES
2.3. A bajas temperaturas (helada) Cambio en la fluidez de la membrana celular Puede haber formación de hielo extracelular, que deshidrata las células (según la temperatura). El hielo intracelular solamente se forma si hay exposición durante largos periodos de tiempo (congelamiento). La tolerancia está muy relacionada con procesos de adaptación (genética). Incluye relación de ácidos grasos insaturados vs saturados en las membranas, proteínas que minimizan la formación de cristales de hielo, etc. Algunas bacterias (Pseudomonas syringae, Erwinia herbicola) pueden acelerar la formación de escarcha sobre las hojas.

10 2. RESPUESTA DE LAS PLANTAS AL ESTRES
2.4. Choque térmico Inhibición de la fotosíntesis (cierre de estomas y daño en membranas, desnaturalización de proteínas) Inhibición de la respiración Daño en la estabilidad de las membranas celulares La tolerancia está muy relacionada con procesos de adaptación (genética). Incluye adaptaciones morfológicas y fisiológicas: superficies reflectoras, enrollado y orientación de hojas, hojas pequeñas y secas (disminución de capa límite) Síntesis de proteínas de choque térmico (HSPs) que pueden estar involucradas en mecanismos de aclimatación.

11 2. RESPUESTA DE LAS PLANTAS AL ESTRES
2.5. SALINIDAD Daños asociados con el estrés hídrico (menos área foliar, absición) Toxicidad por cloruro y por sodio Se afecta la fotosíntesis Se afecta la síntesis de proteínas Se afecta el suelo lo que produce desequilibrios nutricionales. La adaptación incluye las plantas halófitas que puedes ser “inclusoras” o “exclusoras”. La aclimatación se relaciona con ajuste osmótico y con las condiciones ambientales (clima y suelo)

12 3. INTERACCION ESTRÉS Y NUTRICION
3.1. Regulación del potencial hídrico En términos generales, el potencial hídrico (h) de las células está definido por: h = p + s p = Potencial de presión o simplemente presión s = Potencial de soluto o potencial osmótico p puede ser positivo, negativo o igual a cero s es negativo (h del agua pura es igual a cero)

13 Ejemplo de potencial hídrico. Adaptado de Taiz y Zaiger (1998)
Solución de sacarosa 0.1 M Agua pura p = 0 MPa s = 0 MPa h = p + s h = 0 MPa p = 0 MPa s = MPa h = p + s h = MPa Célula flácida Célula túrgida p = 0 MPa s = MPa h = p + s h = MPa p = MPa s = MPa h = p + s h = MPa Célula en equilibrio con la solución externa p = MPa s = MPa h = p + s h = MPa p = 0 MPa s = MPa h = p + s h = MPa Ejemplo de potencial hídrico. Adaptado de Taiz y Zaiger (1998)

14 3. INTERACCION ESTRÉS Y NUTRICION
3.1. Regulación del potencial hídrico Los nutrientes, son solutos que afectan el potencial osmótico de las células, siendo por tanto, esenciales para la regulación del potencial hídrico. La absorción y salida de iones del citosol, es uno de los mecanismos empleados por las células para aumentar o disminuir el potencial hídrico, regulando el grado de hidratación.

15 3. INTERACCION ESTRÉS Y NUTRICION
3.2. Solutos compatibles y otros metabolitos Los solutos compatibles, son solutos orgánicos compatibles que se acumulan en condiciones de estrés para permitir el ajuste osmótico. Se sintetizan como respuesta al estrés hídrico causado por salinidad y déficit hídrico. Los metabolitos secundarios incluyen cutina, suberina, ceras, terpenos, compuestos nitrogenados y fenoles, que se sintetizan para defensa (factores bióticos) y protección contra el estrés ambiental.

16 3. INTERACCION ESTRÉS Y NUTRICION
3.2. Solutos compatibles y otros metabolitos Las vías metabólicas para la síntesis de estos compuestos, requieren de nutrientes para la activación de enzimas y como constituyentes de estas moléculas.

17 Ejemplo de la distribución de Solutos compatibles
Tomado de Gorham et al (1985) en Marschner (1995)

18 3. INTERACCION ESTRÉS Y NUTRICION
3.3. Efectos específicos de algunos elementos En la osmorregulación Calcio, Potasio, Cloro y Nitrato (a veces Sodio) En la síntesis de solutos compatibles Nitrógeno, azufre (hacen parte de aminoácidos), molibdeno, hierro, manganeso, magnesio y boro, indispensables para el metabolismo del nitrógeno. En la síntesis de metabolitos secundarios Nitrógeno, fósforo, azufre, potasio, manganeso (lípidos), cobre y boro (compuestos fenólicos).

19 3. INTERACCION ESTRÉS Y NUTRICION
3.4. Estrés vs nutrición Las condiciones de estrés pueden afectar la nutrición de las plantas por varios factores: Deshidratación de los tejidos, que impiden la asimilación de iones. Efecto específico de la temperatura (frío) que afecta la solubilidad de las sales, la tasa de respiración y puede bloquear la asimilación de algunos elementos como el potasio. Bloqueo en la actividad radical por temperaturas extremas, excesos de sales, déficit hídrico o falta de oxígeno.

20 3. INTERACCION ESTRÉS Y NUTRICION
3.4. Estrés vs nutrición El consumo de energía y nutrientes necesario para la tolerancia al estrés afecta la disponibilidad de esqueletos de carbono para crecimiento y calidad. El mantenimiento o disminución del potencial hídrico para evitar la deshidratación del citosol tiene también unos altos costos energéticos. Igualmente, el mantenimiento de la integridad de las membranas celulares en condiciones de estrés consume mucha energía.

21 4. MANEJO DEL ESTRES 4.1. Balance nutricional El balance nutricional es un método preventivo para minimizar el efecto de una condición de estrés. El balance implica un manejo preciso de la fertilización del suelo y de las soluciones nutritivas. Las condiciones físicas del suelo deben ser excelentes para no limitar la disponibilidad de nutrientes

22 Soluciones nutritivas estándar para suelo

23 Soluciones nutritivas estándar para cultivo en sustrato

24 4. MANEJO DEL ESTRES 4.2. Endurecimiento Es la exposición por periodos cortos de tiempo al factor estresante para inducir resistencia. La exposición por periodos cortos a estrés hídrico permite aclimatar las plantas a sequía, salinidad y helada. Tiene un costo energético, especialmente si no se presenta el estrés. Se puede endurecer la planta en etapas tempranas de vida (ej. Esquejes, estacas y semillas).

25 4. MANEJO DEL ESTRES 4.4. Aplicaciones exógenas Fertilizantes foliares Para aporte de elementos específicos como potasio, calcio, nitrato, cobre, boro, etc. Especialmente cuando hay bloqueo en la asimilación del suelo (bajas temperaturas) Reguladores fisiológicos El ácido absícico (ABA) promueve la tolerancia a frío, sequía y salinidad. Existen otros compuestos (con aminoácidos, ácidos orgánicos, vitaminas, etc.) que pueden dar buenos resultados pero falta experimentación

26 fin