Como consecuencia, las plantas a menudo desarrollan síntomas de deficiencia de Fe, que incluyen, por ejemplo, la clorosis interveinal de las hojas jóvenes, una disminución en la tasa de fotosíntesis y un crecimiento reducido ⁵. Para superar la escasez de Fe, las plantas inducen adaptaciones tanto morfológicas como moleculares, como por ejemplo modificando la arquitectura de su sistema radicular y desencadenando la expresión de genes implicados en la solubilización y adquisición de Fe del compartimento de la rizosfera ^6,7. Además, varias pruebas han demostrado que la contribución de los microorganismos de la rizosfera también puede ser fundamental para ayudar a las plantas a hacer frente a las concentraciones subóptimas de Fe en el medio de crecimiento 8-10. Además, varias evidencias han demostrado que también la contribución de los microorganismos de la rizosfera puede ser fundamental para ayudar a las plantas a hacer frente a concentraciones subóptimas de Fe en el medio de crecimiento ^8-10.

Entre las diferentes estrategias para remediar la deficiencia de Fe en las plantas de cultivo, el uso de fertilizantes a base de Fe sigue representando el enfoque más frecuente y económicamente sostenible adoptado en la agricultura, aplicado ya sea a la cubierta vegetal, como pulverización foliar, o al suelo ¹¹. El hierro se suministra generalmente en forma quelatada con ligandos sintéticos de aminocarboxilato, como HEDTA, EDTA, DTPA y EDDHA, cuyo objetivo es aumentar la disponibilidad de Fe para su absorción por las plantas. Basándose en esta característica, los quelatos sintéticos también permiten reducir la cantidad de fertilizante aplicado a los cultivos ¹¹, teniendo así un beneficio económico. Sin embargo, cuando se considera la fertilización a nivel de suelo, la estabilidad de los complejos de Fe está fuertemente influenciada por el pH del suelo; sólo el quelato más estable(es decir, o,^o-EDDHA/Fe3+), y sin embargo el más caro, es capaz de garantizar la biodisponibilidad de Fe en suelos altamente calcáreos ¹¹. Sin embargo, el uso de ligandos sintéticos de aminocarboxilato para la fertilización con Fe también presenta varios inconvenientes, como por ejemplo i) la persistencia en el sistema vegetal (los ligandos pueden acumularse en los tejidos vegetales), ii) la especiación de los complejos puede verse influida por otros cationes del suelo (por ejemplo, reacciones de intercambio de ligandos con Zn y Cu), iii) la movilización no deseada de metales pesados (por ejemplo, Pb) que pueden entrar en la cadena alimentaria, afectando así tanto a la calidad como a la seguridad de los productos agrícolas ¹².

Los bioestimulantes vegetales (PB) se definen como una clase de sustancias capaces de mejorar la productividad y la calidad de los cultivos, aumentando la disponibilidad de nutrientes en el suelo, mejorando la eficiencia en el uso de nutrientes por parte de las plantas y promoviendo la degradación y humificación de sustancias orgánicas en los suelos ¹³. En general, los PB presentan una naturaleza variada, incluyendo un amplio espectro de sustancias, todas las cuales ejercen los efectos beneficiosos antes mencionados sobre las plantas, aunque su modo de acción preciso sigue siendo impreciso 14. En general, los PB presentan una naturaleza variada que incluye un amplio espectro de sustancias, todas las cuales ejercen los efectos beneficiosos antes mencionados sobre las plantas, aunque su modo de acción preciso sigue siendo difícil de determinar ¹⁴. Entre los PBs, en los últimos años, los microorganismos beneficiosos, las sustancias húmicas y los hidrolizados de proteínas (PHs) han estado atrayendo gran atención como una posible alternativa más verde respecto a los fertilizantes tradicionales para gestionar la nutrición de Fe en las plantas de cultivo ^8,15,16. En concreto, los PHs son una mezcla de compuestos bioactivos como aminoácidos y péptidos obtenidos a partir de fuentes proteicas animales o vegetales mediante un proceso de hidrólisis enzimática y/o termoquímica ¹⁷. Los PHs también pueden contener carbohidratos, fenoles, elementos minerales, fitohormonas y otros compuestos orgánicos que contribuyen a su actividad bioestimulante. Uno de los efectos bioactivos más significativos de los PHs es el aumento de la adquisición de nutrientes por parte de las plantas, que se consigue mejorando la biodisponibilidad de nutrientes en la solución del suelo y promoviendo un mayor crecimiento de las raíces y un proceso de absorción más activo ¹⁷. La mejora de la biodisponibilidad de nutrientes en la solución del suelo mediada por los PHs se ha asociado a la conversión de nutrientes minerales como iones inorgánicos en complejos que tienen mayor solubilidad. La formación de complejos minerales-orgánicos entre nutrientes minerales y varios ligandos derivados del PH, como péptidos y aminoácidos, se ha descrito para cationes minerales como el hierro.

En este contexto, la nutrición de las plantas puede mejorarse combinando los efectos bioestimulantes y el suministro de nutrientes en fertilizantes avanzados como los bioquelatos. El bioquelato puede definirse como un compuesto orgánico formado por un átomo metálico central unido a una o más moléculas orgánicas naturales, denominadas ligandos (por ejemplo, péptidos). Los bioquelatos metálicos pueden obtenerse con nutrientes vegetales existentes en forma catiónica (por ejemplo, calcio, hierro, manganeso, zinc, cobre). Los bioquelatos metálicos con micronutrientes son más biodisponibles en la solución del suelo que las sales u óxidos inorgánicos correspondientes para su absorción por las plantas, especialmente en condiciones alcalinas. Además, los bioquelatos contienen agentes quelantes respetuosos con el medio ambiente, totalmente biodegradables y no tóxicos para los seres humanos y los animales, por lo que pueden utilizarse en agricultura sin los problemas sanitarios y medioambientales que plantean los quelatos sintéticos, como ya se ha comentado. A pesar del gran potencial de los bioquelatos como fertilizantes, esta tecnología aún se utiliza poco en la agricultura. Los bioquelatos, como los péptidos, se utilizan actualmente en gran medida en la industria alimentaria y de piensos para mejorar la biodisponibilidad de los minerales en la nutrición humana o animal ^18,19. Se ha generado e identificado una variedad de péptidos quelantes de metales a partir de diferentes fuentes alimentarias, como la leche, el huevo, la soja y el pepino de mar ²⁰. Las propiedades quelantes de minerales de los péptidos se atribuyen a la diversidad estructural de su columna vertebral, que contiene tanto los grupos carboxilo y amino terminales, como las cadenas laterales de residuos de aminoácidos ¹⁸.

Recientemente se han introducido en los mercados de la UE y EE.UU. fertilizantes innovadores que contienen bioquelatos metálicos. Se trata de fertilizantes que contienen una serie de micronutrientes (p. ej., Fe, Zn, Mn) y calcio quelatados con péptidos resultantes de PH de origen vegetal utilizados como bioestimulantes de las plantas ^21,22. Los estudios preliminares mostraron que estos bioquelatos metálicos presentan una buena estabilidad en el intervalo de pH 6-8. Estas observaciones han sido confirmadas por tres trielas agronómicas, llevadas a cabo en tres cultivos relevantes para la agricultura, a saber, pepino, tomate y fresa. El objetivo era comparar el rendimiento agronómico de un Fe-bioquelato que contiene péptidos de origen vegetal y el quelato de Fe sintético ampliamente utilizado, adoptando un pH de sustrato óptimo y alcalino, 6,0 y 8,0, ^{respectivamente12}. Se han evaluado diferentes parámetros generalmente afectados por una nutrición inadecuada de Fe en las plantas (por ejemplo, el contenido de clorofila en la hoja, la eficiencia fotosintética, la maquinaria de absorción de Fe, la acumulación de biomasa y el rendimiento del cultivo) e, independientemente del cultivo considerado, el Fe-bioquelato mostró la misma eficiencia que el quelato de Fe sintético en el suministro a las plantas de cantidades adecuadas del ^{micronutriente12}. Teniendo en cuenta el posible impacto negativo de los quelatos sintéticos en el medio ambiente y la larga persistencia de estos compuestos en los tejidos vegetales, los resultados de las investigaciones mencionadas son de gran interés para mejorar la sostenibilidad de la producción de cultivos. En el contexto de la transición hacia la sostenibilidad promovida por la UE, el desarrollo, y la posterior aplicación, de fertilizantes de nueva generación basados en bioquelatos representa un ejemplo virtuoso de práctica agrícola novedosa, que garantiza la rentabilidad, la salud medioambiental y la equidad social y económica.