Bioestimulantes; bioproductos con probables propiedades emergentes en plantas
La necesidad de incrementar la productividad de los cultivos para sostener una población creciente y cada vez más consciente del medio ambiente, sumado los efectos del cambio climático, está presionando a la agricultura a la adopción de tecnologías sustentables y amigables con el entorno.
Entre estas tecnologías, los bioestimulantes comienzan a instalarse en el mercado de los insumos agrícolas como complemento a las prácticas fertilización y manejo de los cultivos.
Aun cuando sus orígenes se remontan a mediados del siglo pasado, es a partir de la última década cuando su utilización en la agricultura comienza a expandirse de manera sostenida particularmente en Europa y Estados Unidos.
Definición
Los bioestimulantes corresponden a productos o subproductos derivados de plantas, algas, animales o microorganismos que, cuando se aplican al follaje, a la semilla o al suelo, estimulan procesos fisiológicos que optimizan la productividad de los cultivos [1] (Figura 1).
Por tratarse de bioproductos de composición diversa, la estimulación de procesos fisiológicos puede ocurrir a través de la acción de sus componentes por separado o por sus interacciones o sinergismo. La consecuencia de este coctel de biomoléculas es la estimulación de la expresión de genes que se traduce en la activación del metabolismo primario y/o secundario en las plantas.
Adicionalmente, este coctel de ingredientes que caracteriza a un bioestimulante dificulta identificar el(los) componente(s) bioactivo(s) asociado a su efecto y, por lo tanto, precisar su modo de acción.
Estos bioproductos tradicionalmente se consideraron dentro del grupo de reguladores de crecimiento aunque, desde un punto de vista legal y por definición, su acción biológica no puede atribuirse a fitohormonas, así como tampoco a fertilizantes si su composición contiene iones minerales cuya concentración pudiera provocar este efecto.
El concepto de “propiedades emergentes”
En general, parece existir consenso en que la complejidad en la composición de un bioestimulante es esencial en la efectividad del producto. Al carecer de un ingrediente único, por lo tanto, sus propiedades deben ser consideradas como un todo.
Y las propiedades de un todo no pueden ser elucidadas en función a las características de sus componentes por separado sin considerar que su comportamiento pudiera ser el resultado de efectos sinérgicos, aditivos, o de interacciones tanto entre ellos como con el ambiente. Este comportamiento puede originar efectos noveles, o propiedades emergentes [2], e indica que el sistema es más que la suma de sus componentes individuales (Figura principal).
La evidencia científica
De la numerosa evidencia sobre el efecto de los bioestimulantes en las plantas, la mitigación de estreses abióticos es quizás el más frecuentemente citado en la literatura. Este efecto se ha asociado a la activación del sistema de defensa antioxidante, incremento en el nivel de compuestos fenólicos y estimulación de la síntesis de osmolitos como prolina, entre otras respuestas fisiológicas a estreses del ambiente [3].
Además de la respuesta al estrés, los bioestimulantes pueden estimular la absorción y transporte de nutrientes minerales en plantas [1,2]. Este efecto se atribuye a la activación de la bomba de protones (H+-ATPasa) de la membrana plasmática de manera similar al efecto de las auxinas, lo que genera un gradiente de H+ que activa el transporte de nutrientes hacia la célula.
Para contribuir a determinar cómo las plantas responden a una combinación de señales gatillada por estos bioproductos, recientemente se ha propuesto una plataforma para el desarrollo de bioestimulantes que involucra la combinación de tecnologías ómicas como la transcriptómica, la proteómica, la metabolómica y la ionómica [4].
Entre estas tecnologías, la transcriptómica es actualmente una realidad en la evaluación de muchos bioestimulantes, con resultados consistentes con un efecto sobre la expresión de genes asociados a numerosas rutas metabólicas en plantas.
Proyecciones y desafíos
La posibilidad que estos bioproductos contribuyan a reducir tanto el impacto de estreses ambientales como la fertilización mineral de los cultivos adquiere relevancia si se considera la tendencia hacia agriculturas de bajo uso de insumos y el concepto de sustentabilidad de los sistemas agrarios. Sin embargo, persiste inquietud respecto a su inconsistencia en la respuesta de los cultivos.
Esta inconsistencia puede estar asociada a la ausencia de métodos analíticos que permitan estandarizar la calidad de la materia prima. Esto es particularmente importante cuando se utiliza plantas o poblaciones de algas como materia prima, cuya composición pueden diferir marcadamente dependiendo del efecto del ambiente sobre la producción de estos vegetales.
Cuando las condiciones de crecimiento, extracción y procesamiento de la materia prima se han estandarizado, la inconsistencia en el efecto de los bioestimulantes puede asociarse a la especie, al genotipo y a sus interacciones con el ambiente, así como a la concentración y periodo de aplicación. Es en este punto donde las evaluaciones sistemáticas del producto en terreno adquieren particular relevancia.
Si bien las tecnologías ómicas están contribuyendo a precisar cómo las plantas responden a una multitud de señales que permitan definir el modo de acción de los bioestimulantes, como medida regulatoria parece ser más racional y posible el requerimiento de un mecanismo de acción, que la demostración inequívoca del modo de acción de productos naturalmente heterogéneos [2].
Complementado con pruebas de eficacia y evaluaciones sistemáticas en terreno, un marco regulatorio que considere sólo el requerimiento del mecanismo de acción permitiría legitimar a los bioestimulantes en el mercado de los bioproductos y eventualmente masificar su uso en la agricultura.
Adicionalmente, un marco regulatorio para los bioestimulantes impediría la entrada al mercado de productos que no se ajustan a requerimientos de calidad y eficacia, y que pueden atentar contra la credibilidad de una tecnología verde con enorme potencial en la agricultura moderna.
PHLOEM, Septiembre de 2017
www.phloem.cl
Referencias
- Du Jardin P. 2015. Plant biostimulants: Definition, concept, main categories and regulation. Hortic. 196: 3–14.
- Yakhin OI, Lubyanov AA, Yakhin IA, Brown PH. 2017. Biostimulants in plant science: A global perspective. Plant Sci. 7: 2049. https://doi.org/10.3389/fpls.2016.02049
- Van Oosten MJ, Pepe O, De Pascale S, Silletti S, Maggio A. 2017. The role of biostimulants and bioeffectors as alleviators of abiotic stress in crop plants. Biol. Technol. Agric. 4: 5. DOI 10.1186/s40538-017-0089-5.
- Povero G, Mejia JF, Tommaso DD, Piaggesi A, Warrio P. 2016. A systematic approach to discover and characterize natural plant biostimulants. Front. Plant Sci. 7: 435.