Las plantas son organismos (vivos) que son afectadas al igual que otros seres vivos, por las condiciones cambiantes del medio en el que crecen y se desarrollan. Muchas veces, estas afectaciones significan una alteración en los niveles nutricionales, fotosintéticos, respiratorios y hormonales de la planta y como respuesta, es posible observar cultivos con déficit en sus tasas de desarrollo y crecimiento, además de pérdida del vigor o decaimiento.
Las plantas son incapaces de moverse de un lugar a otro en busca del ambiente más adecuado para su crecimiento, y por ello no pueden escapar de las situaciones de estrés medioambiental (Tadeo y Gómez-Cadenas, 2008).
El estrés se identifica como una desviación significativa de las condiciones óptimas para la vida. Dichas condiciones ocasionan cambios en todo los niveles funcionales de los organismos. Desde un punto de vista biológico, el estrés tiene una connotación más amplia, refiriéndose a los cambios ambientales que alteran al estado fisiológico de las plantas (Larcher, 1995).
Ahora bien, existen diferentes tipos de estrés, sin embargo, esta diversidad, se agrupa en dos grandes grupos, dependiendo del agente causal de dicho estrés a la planta:
- Estrés Biótico y
- Estrés Abiótico.
El estrés biótico es el que se origina a partir de la interacción de la planta o el cultivo en general, con otro organismo vivo, el cual afecta por algún tipo de relación ecológica negativa (Competencia, Alelopatía, Hervivoría, Parasitismo, etc.) al desarrollo normal de la planta. En otras palabras, el estrés biótico se deriva del ataque de plagas o enfermedades al cultivo.
El estrés abiótico se divide a su vez, en dos tipos de estrés: el estrés abiótico físico y el estrés abiótico químico. El estrés abiótico químico se genera debido a la presencia en el suelo o sustrato de la planta de elementos tóxicos, como los metales pesados o exceso de ciertos elementos nutricionales, condiciones extremas de pH o contenido de sales. El estrés abiótico físico es el que se origina a partir de cambios climáticos (altas, bajas temperaturas, granizadas, fuertes vientos, etc.), condiciones de sequía o exceso de humedad, daño mecánico o por campo magnético. En este artículo, veremos más a fondo el estrés por Altas Temperaturas.
Estrés por Altas Temperaturas (Calor).
Para su correcto desarrollo, todas las plantas tienen un rango de temperaturas en las que pueden sobrevivir sin mayor problema. Por ejemplo, las plantas tropicales sufren daños al ser expuestas a temperaturas menores a 10 ºC (“chilling injury”) y la mayoría de las especies empiezan a tener problemas entre los 30 y 40 °C. Pequeños incrementos de la temperatura (de 30 a 35 ºC) pueden dañar los órganos reproductivos de muchos cultivos, entre ellos trigo (Triticum aestivum L.), maíz (Zea mays L.), arroz (Oryza sativa L.), cacahuate (Arachis hypogaea L.) y tomate (Solanum lycopersicum L.) (Samach y Wigge, 2005).
Aunque se pueden alcanzar temperaturas de más de 55 ºC en los trópicos de África, México y California, entre 60 y 70 ºC parece ser el límite para la supervivencia de las plantas (Larcher, 1980). En un gran número de cultivos, el ámbito de temperatura bajo el cual el desarrollo es al menos 50% del obtenido a temperaturas óptimas es muy estrecho, y varía de 10-15 a 40-45 ºC (Parent y Tardieu, 2012). Esto indica que la tolerancia al calor no ha sido modificada por la domesticación y el mejoramiento genético, ocurridos a lo largo de unos 12 000 años de evolución de los cultivos en varios continentes.
El estrés por calor puede ser definido como la elevación de la temperatura por un período lo suficientemente prolongado como para causar daños irreversibles en el metabolismo y el desarrollo de las plantas; es un fenómeno complejo que involucra la duración del estrés, la tasa de su incremento y las temperaturas máximas alcanzadas (Porch y Hall, 2013).
La exposición de las plantas a temperaturas muy altas (>50 °C) resulta en un severo daño a nivel celular en cuestión de minutos y en el colapso rápido de la organización celular. Sin embargo, cuando se presentan temperaturas moderadamente altas, los daños se dan después de exposiciones más prolongadas (Wahid et al., 2007).
Las altas temperaturas desencadenan una cascada de señales que activan la expresión de genes y la síntesis de “proteínas del estrés”, algunas específicas del estrés por calor (“heat-shock proteins”, HSPs), que estabilizan la estructura de proteínas y enzimas (Iba, 2002), y están involucradas en la protección del aparato fotosintético y la estabilidad de las membranas (Georgieva, 1999; Wang et al., 2004; Wahid et al., 2007). Además, las plantas producen una serie de enzimas antioxidantes y desintoxicantes para atenuar el daño causado por las especies de oxígeno reactivas (ROS), cuya producción es inducida por el estrés por calor (Almeselmani et al., 2006).
Otras toxinas producidas durante el estrés térmico son los productos de la fotorespiración (glicolato) y los subproductos de las alteraciones metabólicas necesarias para el reciclaje de las proteínas y la acumulación de osmolitos, iones y sustancias de defensa.
El estrés térmico interfiere con el balance de energía de las células y de las plantas, e inhibe la adquisición y acelera el consumo de energía. El estrés abiótico, en general, estimula la glicólisis. El estrés puede causar la síntesis y acumulación de metabolitos como el etileno, el ácido abscísico (ABA), los ácidos salicílico y jasmónico, solutos compatibles como la prolina, metabolitos secundarios (alcaloides, terpenoides, fenoles, fitoalexinas, compuestos cianogénicos) y proteínas del estrés (“stress-related proteins”) de varios tipos, como las deshidrinas y las HSPs.
Las altas temperaturas generan cambios anatómicos, morfológicos y funcionales en las plantas, algunos similares a los producidos por el estrés hídrico: reducción del tamaño de las células, reducida conductancia estomática y cierre de estomas, cambios en la permeabilidad de las membranas, incrementos de la densidad de estomas y tricomas, y vasos del xilema de mayor tamaño. Los efectos acumulativos de estos cambios usualmente resultan en un pobre crecimiento y reducida productividad de las plantas (Wahid et al., 2007).
En Grupo Fagro, contamos con productos para evitar el estrés por altas temperaturas, en todas las etapas del cultivo, sin embargo, para etapas iniciales es recomendable aplicar inoculantes como Raizorg que provee de manera biológica, fiotohormonas naturales a la planta para el correcto desarrollo y fortaleza de tejidos y Aminofish; que es una excelente fuente de aminoácidos libres de origen marino.
Referencias.
Almeselmani, M., P.S. Deshmukh, R.K. Sairam, S.R. Kushwaha, and T.P. Singh. 2006. Protective role of antioxidant enzymes under high temperature stress. Plant Sci. 171:382-388.
Georgieva, K. 1999. Some mechanisms of damage and acclimation of the photosynthetic apparatus due to high temperature. Bulg. J. Plant Physiol. 25:89-99.
Larcher, W. 1980. Physiological plant ecology. 2 ed. Springer-Verlag, Berlin, GER.
Larcher, W. 1995. Physiological Plant Ecology, Berlin, Heidelberg, SpringerVerlang, p. 506.
Parent, B., and F. Tardieu. 2012. Temperature responses of developmental processes have not been affected by breeding in different ecological areas for 17 crop species. New Phytol. 194:760-774.
Porch, T.G., and A.E. Hall. 2013. Heat tolerance. In: C. Kole, editor, Genomics and breeding for climate-resilient crops. Vol. 2. Springer-Verlag, Berlin, GER. p. 167-202.
Samach, A., and P.A. Wigge. 2005. Ambient temperatura perception in plants. Curr. Opin. Plant Biol. 8:483-486.
Tadeo y Gómez-Cadenas. 2008. Fundamentos de fisiología Vegetal. 1ª ed. En español. PUBLICACIONS I EDICIONS DE LA UNIVERSITAT DE BARCELONA. Barcelona, España. 651 pp.
Wahid, A. 2007. Physiological implications of metabolite biosynthesis for net assimilation and heat-stress tolerance of sugarcane (Saccharum officinarum) sprouts. J. Plant Res. 120:219-228.