Bioestimulantes: herramientas útiles para lograr una agricultura sustentable
Ante las megatendencias de mercado, el cambio climático y el crecimiento de la población mundial, la agricultura moderna enfrenta grandes desafíos. En primer lugar, debe garantizar la seguridad e inocuidad alimentaria produciendo alimentos suficientes, de buena calidad y libres de agroquímicos. En segundo término, requiere una reducción de la huella de carbono, referida a la emisión de gases con efecto invernadero, ya sea de forma directa por el uso de maquinaria agrícola o de forma indirecta por el uso de agroinsumos, los cuales, en sus procesos de producción y transporte a los centros de consumo, también generan ese tipo de emisiones. Aunado a esto, debido al uso excesivo de fertilizantes nitrogenados, una parte importante no es aprovechada por las plantas y se volatiliza en forma de amoniaco u óxidos nitrosos (NOx; estos últimos con una capacidad de efecto invernadero 296 veces más alta que el dióxido de carbono (CO2).
Otro aspecto también esencial para una agricultura sustentable es lograr un uso eficiente del agua de riego (disminución de la huella hídrica). Por otro lado, la agricultura moderna enfrenta grandes amenazas derivadas del cambio climático y el uso ineficiente de los recursos cada vez más escasos, como la disponibilidad del agua, las temperaturas elevadas, la radiación solar excesiva (UVB) y la salinidad de los suelos o agua de riego, entre otros, los cuales ponen en riesgo la productividad de los cultivos.
Si bien todos estos aspectos sitúan al sector agrícola dentro de un círculo vicioso, al ser parte del origen de los problemas que luego debe enfrentar, también tiene la oportunidad de ser parte de la solución, ya que las plantas, a través del proceso de fotosíntesis, cuentan con la capacidad de fijar o “secuestrar” el dióxido de carbono de la atmósfera (una de las principales causas del cambio climático), transformarlo en moléculas más complejas y depositarlo en el suelo en forma de exudados radiculares y biomasa. Sin embargo, para que esta solución sea efectiva, se requiere el cambio de ciertas prácticas agrícolas como el arado o la incorporación de nuevas herramientas, como los bioestimulantes.
¿Qué es un bioestimulante?
Un bioestimulante es definido como “cualquier sustancia o microorganismo que, al aplicarse a las plantas, es capaz de mejorar la eficacia de estas en la absorción y asimilación de nutrientes y la tolerancia al estrés biótico o abiótico o de mejorar alguna de sus características agronómicas, independientemente del contenido de nutrientes de la sustancia”.1, 2 En ese entendido, el uso de bioestimulantes efectivos podrá promover el desarrollo de plantas resilientes ante los diferentes tipos de estrés, con mejor capacidad para la captación de nutrientes, de agua y de secuestro de carbono (CO2), situándolos como herramientas muy útiles para hacer de la agricultura una actividad sustentable; es decir, que logre cubrir las necesidades de las generaciones actuales, sin poner en riesgo la posibilidad de que las generaciones futuras cubran las suyas. Los bioestimulantes, de manera general, se clasifican según su naturaleza o forma de obtención en ácidos, extractos, microbianos y otros.3,4
En México, el uso de bioestimulantes se ha incrementado en los últimos años. Existen diversas empresas que se dedican a producir o comercializar una amplia variedad de estos productos; sin embargo, varios de estos no cuentan con las bases científicas que garanticen su funcionamiento, ni mucho menos se conocen los mecanismos mediante los cuales tienen un efecto en las plantas. Esta falta de información coloca al sector agrícola en una posición den la que son vulnerables a la oferta de productos milagro, lo que se convierte en un reto más para este rubro.
En este contexto, integrantes de los laboratorios de Fisiología y Biología Molecular de Plantas y el de Biotecnología Industrial, pertenecientes al Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo (CIAD), sede Hermosillo, desarrollaron un proyecto para evaluar la eficacia y conocer los posibles mecanismos de acción de una línea de bioestimulantes producidos por la empresa mexicana Innovak Global a partir de residuos agrícolas dirigidos a mejorar el desarrollo de las plantas y la toma de nutrientes. Para estos propósitos, se realizó un experimento a nivel invernadero en el cual se aplicó un bioestimulante, conteniendo 1.8% de polifenoles (medidos como equivalentes de ácido gálico/100 g de muestra) en la raíz de plántulas de tomate (Solanum lycopersicum L.). Al finalizar el tratamiento se determinó el efecto del producto en el crecimiento de la planta y en la activación de genes que tienen una función importante en el desarrollo de la raíz y en la respuesta a diferentes tipos de estrés.
De acuerdo con los resultados obtenidos en el estudio, se observó que la aplicación del bioestimulante incrementó en promedio un 44 % el crecimiento de la raíz en comparación con el testigo. Este aumento en la raíz favoreció el desarrollo de la planta, ya que fue posible una mejor absorción de nutrientes y por consiguiente, esto se reflejó en un aumento en el crecimiento de los tallos y hojas de las plantas tratadas (véase figura 1).
Figura 1. Plantas tratadas con y sin el bioestimulante. La regla de 30 cm representa un referencia de tamaño.
Por otro lado, para determinar los posibles mecanismos de acción del bioestimulante estudiado, se aisló ARN mensajero del tejido de la raíz de plantas tratadas y las plantas testigo (sin tratamiento). Posteriormente, se evaluó la activación de genes que tienen una función importante en la fisiología de las plantas, tales como: transporte de fitohormonas, desarrollo de la raíz, respuesta a estrés y transporte de nutrientes. Los resultados mostraron que el bioestimulante activó genes que participan en el desarrollo de la raíz, incluyendo genes asociados a la activación de la fitohormona auxina. Asimismo, se activaron genes que participan en rutas de respuesta a diferentes tipos de estrés, como el oxidativo, lo cual podría disminuir la senescencia (envejecimiento celular) de las raíces. De manera interesante, el bioestimulante también activó genes que participan en el transporte de iones, lo cual es esencial para la función de la raíz en la absorción de nutrientes (véase figura 2).
Figura 2. Respuesta fisiológica y molecular de las plantas tratadas con el bioestimulante.
En conclusión, es claro que los bioestimulantes son herramientas útiles para hacer de la agricultura una actividad sustentable, aunque se requiere un seguimiento científico para evaluar su efectividad e impactos. En este trabajo se observó que la aplicación del bioestimulante evaluado activa genes clave que provocan el incremento en el desarrollo de la raíz, la toma de nutrientes y la absorción de iones, por lo cual la planta tiene un mejor desarrollo.
Este trabajo representa un gran avance en el conocimiento de cómo funcionan los bioestimulantes y pone en evidencia la importancia de realizar estudios para validar tanto la eficacia como los modos de acción de los productos que se ofertan en el mercado. Asimismo, hace evidente la importancia de la vinculación de la academia con las y los productores (agricultores, fabricantes de agroinsumos) para el beneficio de la sociedad en su conjunto.
Referencias
1 Du Jardin, P. (2015). Plant biostimulants: definition, concept, main categories and regulation. Scientia horticulturae, 196: 3-14.
2 Rouphael, Y. y Giuseppe C. (2020). “Editorial: biostimulants in agriculture.” Frontiers in Plant Science, 11 (febrero): 511937. https://doi.org/10.3389/FPLS.2020.00040/BIBTEX.
3 Hasanuzzaman, M., Parvin, K., Bardhan, K., Nahar, K., Anee, T. I., Masud, A. A. C. y Fotopoulos, V. (2021). Biostimulants for the regulation of reactive oxygen species metabolism in plants under abiotic stress. Cells, 10(10): 2537.
4 Bulgari, R., Cocetta, G., Trivellini, A., Vernieri, P. y Ferrante, A. (2015). Biostimulants and crop responses: a review. Biological Agriculture & Horticulture, 31(1): 1-17.
Autores(as): Eduardo A. Trillo-Hernández, egresado del doctorado en ciencias; Miguel Á. Hernández-Oñate, Investigador por México comisionado al CIAD; Jesús A. Orozco-Avitia, Ángel J. Ojeda-Contreras, Martín E. Tiznado-Hernández, investigadores de la Coordinación de Tecnologías de Alimentos de Origen Vegetal, y Ali Asaff Torres, investigador de la Coordinación de Alimentos.
