Condiciones de estrés ambiental y aclimatación de las especies

Especial de Semillas CONDICIONES DE ESTRÉS AMBIENTAL Y ACLIMATACIÓN DE LAS ESPECIES

POR ISABEL ALBORES GUILLÉN

Estrés puede definirse como el efecto producido por un factor ambiental externo que dista del óptimo sobre la planta y genera respuestas. Las plantas pueden tomar agua del suelo siempre que el potencial hídrico del suelo sea mayor que el de la planta. Cuando hay sequía, es decir, un tiempo prolongado de sequedad, las plantas sufren estrés por déficit hídrico.

Los principales aspectos que influyen en la sensibilidad de los vegetales al frío son la especie, la edad, la historia previa y las condiciones ambientales. En general, las plántulas muy jóvenes, las semillas en germinación y las flores son las más afectadas por las bajas temperaturas, mientras que las semillas dormantes son las más resistentes. Habitualmente, las raíces son más sensibles que la parte aérea y los tallos más que las yemas. Las bajas temperaturas son un factor importante que determina la distribución geográfica de las especies y de los

cultivos. Los daños a los cultivos son cuantiosos, se estima que un descenso de 1° C, en la temperatura promedio anual, provocaría una disminución de 40% en la cosecha mundial de arroz. La expectativa de utilizar cultivos sensibles a bajas temperaturas en regiones de clima frío se basa en las posibilidades de manipular las respuestas naturales de las plantas a esas temperaturas.

En los últimos años se ha realizado esfuerzos para conocer la forma en que las plantas son sensibles el ambiente y responden a los cambios ambientales por la aplicación potencial de este conocimiento. En el transcurso de la evolución, las plantas adquirieron numerosos mecanismos de supervivencia relacionados con el frío. Para sobrevivir a este estrés, las plantas usan mecanismos de evasión y de tolerancia. La evasión consiste en minimizar la presencia del estrés; en cambio, la tolerancia es la capacidad de resistir las alteraciones que ocasiona el frío a través de mecanismos internos extremadamente complejos que están controlados por genes "gatillados" por las bajas temperaturas. Una de las estrategias de tolerancia es la aclimatación al frío, proceso por el cuál las plantas aumentan su tolerancia al congelamiento después de ser expuestas a bajas temperaturas por un período de

tiempo. Las señales ambientales que la desencadenan son días cortos y una disminución paulatina de la temperatura; las plantas se acondicionan a medida que la temperatura baja en otoño, esto requiere energía e involucra cambios en la expresión genética que se traducen en cambios cualitativos en el patrón de proteínas sintetizadas.

En general, las plantas aclimatadas sobreviven con mayor cantidad de agua congelada en sus tejidos; la resistencia a la congelación depende, tanto de la capacidad de los espacios extracelulares para controlar el volumen del cristal como de la capacidad del protoplasto de resistir a la deshidratación. Se ha observado que la aclimatación al frío está correlacionada con una disminución del potencial osmótico y con una activa fotosíntesis. El grado de aclimatación alcanzado depende de las temperaturas a la que la planta ha estado expuesta.

FACTORES QUE AFECTAN LA GERMINACIÓN Y EL DESARROLLO DE PLÁNTULAS

El proceso de germinación y desarrollo de las plántulas, como todos los procesos fisiológicos está afectado por la

temperatura. Ésta afecta principalmente la actividad enzimática necesaria para la degradación de las sustancias de reservas. El mayor efecto nocivo de las bajas temperaturas con humedad se da durante la etapa de imbibición-activación enzimática de la semilla (entrada de agua a la semilla). El daño se conoce como "daño por imbibición en frío", la entrada de agua fría a la semilla produce daño en las membranas celulares, esto último más los exudados del contenido celular, facilita la entrada de hongos.

El tamaño del sistema radicular de las plantas como un criterio para estimar su calidad. El volumen radicular de las plantas es un atractivo criterio para estimar la calidad de las plantas y predecir su comportamiento en terreno una vez plantadas, ya que puede ser medido en plantas producidas a raíz desnuda y raíz cubierta a través de métodos no destructivos. Si es medido justo antes de la plantación, el volumen radicular ha sido directamente correlacionado con la supervivencia y crecimiento inicial de las plantas en terreno. Plantas con mayores volúmenes radiculares son capaces de superar más fácilmente el shock de trasplante, presentan un mayor potencial de crecimiento radicular, capacidad de absorción de agua y nutrientes. El volumen radicular de las plantas está positivamente correlacionado con la longitud y diámetro del tallo, y la biomasa total de las plantas. Además, las diferencias iniciales en tamaño de las plantas se mantienen con el transcurso del tiempo. Por otro lado, la fertilización aplicada al momento de la plantación se ha convertido en una práctica común utilizada mundialmente con el fin de mejorar el estatus nutricional del suelo a través de la adición antropogénica de elementos minerales y con el fin de promover el crecimiento inicial de las plantas. Tradicionalmente se han aplicado fertilizantes solubles como superfosfato triple y urea; sin embargo, con el advenimiento de la tecnología de fertilizantes de entrega controlada, la aplicación de estos productos está ganando creciente interés en el mundo. La fertilización con productos de entrega controlada permite prolongar el período a través del cual dosis adecuadas de nutrientes son entregadas a las plantas, minimizando el riesgo de toxicidad por sobredosis.

Por otro lado, la fertilización aplicada al momento de la plantación se ha convertido en una práctica común utilizada mundialmente con el fin de mejorar el estatus nutricional del suelo a través de la adición antropogénica de elementos minerales y con el fin de promover el crecimiento inicial de las plantas. Tradicionalmente se han aplicado fertilizantes solubles como superfosfato triple y urea; sin embargo, con el advenimiento de la tecnología de fertilizantes de entrega controlada, la aplicación de estos productos está ganando creciente interés en el mundo.

La fertilización con productos de entrega controlada permite prolongar el período a través del cual dosis adecuadas de nutrientes son entregadas a las plantas, minimizando el riesgo de toxicidad por sobredosis.

El exceso y la falta de agua siempre han sido riesgos naturales de la agricultura. En la actualidad los agricultores sufren más que nunca los extremos climáticos, a pesar de los avances en la predicción del tiempo, del uso de satélites meteorológicos y de la existencia de avanzados modelos informáticos de simulación del clima. La sequía, a nivel de los trópicos, afecta la producción agrícola en casi un 60% de las tierras. En esta zona tropical el maíz no es cultivado, salvo con excepción, bajo riego, por lo que la variabilidad natural en la cantidad y distribución de la lluvia da lugar a que el estrés de sequía pueda ocurrir en cualquier momento del ciclo de su cultivo.

La calidad de las plantas está determinada por su comportamiento en terreno. Plantas de buena calidad son aquellas capaces de sobrevivir estreses ambientales prolongados y crecer vigorosamente inmediatamente después de plantadas en un sitio particular. Bajo una óptima condición fisiológica, la morfología de las plantas es un buen indicador de su calidad. Entre los parámetros morfológicos, los más usados por maquiladores de plántula para clasificar las plantas por calidad han sido la longitud y diámetro del tallo. Sin embargo, no siempre han sido confiables, especialmente cuando plantas excesivamente altas son establecidas en sitios de escasa disponibilidad de agua.

Las plantas sometidas a bajas temperaturas crecen lentamente y se originan alteraciones en la composición de ácidos grasos, fluidez de membranas celulares, tasa de actividad metabólica, pérdida de solutos celulares, reducido transporte a través del plasmalema, disfunción de la respiración, inducción de altos niveles de especies activas de oxígeno (EAO), ácido indolácetico, ácido abscísico y oxidasas, además de modificaciones en la composición de las proteínas de las membranas celulares, especialmente en los puntos de crecimiento. Al elevarse el proceso de respiración, en presencia de luz y con la inducción del cierre de estomas, la producción de EAO puede provocar un daño fotoxidativo importante que se acentúa en el epicotilo de plántulas de maíz, lo que incrementa la relación raíz/parte aérea.