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¿Puede la combinación de cobre con hidrolizado de proteínas intensificar los efectos bioestimulantes?

Por: Petronia Carillo1, Giovanna Marta Fusco1, Youssef Rouphael2, Giuseppe Colla3

1Departamentode Ciencias y Tecnologías Medioambientales, Biológicas y Farmacéuticas, Universidad de Campania "Luigi Vanvitelli", Via Vivaldi 43, 81100 Caserta, Italia 2Departamentode Ciencias Agrícolas, Universidad de Nápoles Federico II, 80055 Portici, Italia 3Departamentode Ciencias Agrícolas y Forestales, Universidad de Tuscia, 01100 Viterbo, Italia

planta basílica

Garantizar un suministro equilibrado de nutrientes para promover la salud óptima de las plantas y una producción sostenible es un aspecto fundamental de la agricultura moderna. Aunque los micronutrientes se necesitan en menor cantidad que los macronutrientes, desempeñan un papel crucial en diversos procesos metabólicos y fisiológicos de las plantas. El cobre (Cu), un micronutriente esencial para el crecimiento y el desarrollo de las plantas, está contenido en varias enzimas como la superóxido dismutasa (Cu/Zn-SOD), que ayuda a las plantas a hacer frente al estrés oxidativo neutralizando las especies reactivas del oxígeno dañinas. El cobre también contribuye a la tolerancia al estrés mejorando la capacidad de la planta para gestionar el daño oxidativo causado por los factores de estrés ambiental. Se ha reconocido que los hidrolizados de proteínas vegetales tienen fuertes efectos bioestimulantes al estimular el metabolismo primario y secundario de las plantas. Además, los hidrolizados de proteínas pueden aumentar la absorción de nutrientes por las plantas y su transporte en los tejidos vegetales. Partiendo de las consideraciones anteriores, se llevó a cabo un ensayo en invernadero para evaluar los efectos interactivos entre un hidrolizado proteico de origen vegetal y el cobre en la promoción del crecimiento y los rasgos bioquímicos de la albahaca genovesa (Ocimum basilicum L.).

Los tratamientos incluyeron un hidrolizado proteico de origen vegetal (VPH), Cu libre (procedente de sulfato de cobre), Cu complejado con péptidos de origen vegetal (Cu-VPH) y una combinación de VPH y Cu-VPH (VPH+Cu-VPH). Los tratamientos foliares comenzaron siete días después del trasplante e incluyeron cinco tratamientos distintos: 1) cobre (58,5 mg/L); 2) VPH Trainer® (Hello Nature, Rivoli Veronese, Italia) (4 ml/L); 3) Cu-VPH Scudo® (Hello Nature, Rivoli Veronese, Italia (0,5 ml/L); 4) VPH (3,7 ml/L)+Cu-VPH (0,5 ml/L). Excepto en el tratamiento VPH, la concentración de cobre en las soluciones aplicadas foliarmente de todos los tratamientos fue de 45 mg/L. El control no tratado sirvió como grupo de comparación. Las aplicaciones foliares se repitieron cada semana. Los resultados se resumen en la Figura 1. Los resultados del estudio revelaron una acumulación significativa de metabolitos secundarios, particularmente alcaloides, terpenoides y fenilpropanoides, en respuesta al tratamiento con Cu. De hecho, el mayor contenido de estos metabolitos sirvió como mecanismo protector contra el daño inducido por el estrés oxidativo, indicativo de la respuesta de la planta a condiciones ambientales desfavorables. Por el contrario, los tratamientos con Cu-VPH mostraron niveles más bajos de estos compuestos relacionados con el estrés, indicativos de un fenotipo de planta más sano con niveles reducidos de ROS y de daño oxidativo. Sin embargo, tanto los tratamientos con Cu como con Cu-VPH produjeron mayores niveles de Cu en los tejidos vegetales en comparación con el control. El régimen de tratamiento Cu-VPH, aunque indujo alteraciones significativas en las tasas de transpiración y redujo la eficiencia en el uso del agua (WUEi), mantuvo altos niveles de nutrientes foliares (Ca, Mn, Fe), fotosíntesis y rendimiento en fresco, mostrando un compromiso entre las estrategias de absorción de nutrientes y conservación del agua. El tratamiento VPH mejoró la actividad de la cadena de transporte de electrones (ETC), promoviendo así una fotosíntesis más eficiente y, en última instancia, conduciendo a un mayor rendimiento. Además, potencia la absorción de minerales esenciales como el calcio (Ca), el manganeso (Mn) y el hierro (Fe), favoreciendo aún más el crecimiento y la salud de las plantas. El régimen de tratamiento VPH+Cu-VPH determinó un aumento significativo de las características morfofisiológicas y bioquímicas en comparación con otros enfoques. De hecho, este tratamiento mejoró significativamente la actividad de carboxilación de las plantas (ACO2) y la eficiencia cuántica potencial máxima del Fotosistema II (Fv/Fm), sugiriendo una utilización optimizada del Cu. Curiosamente, el tratamiento combinado también condujo a niveles más altos de otros iones esenciales, como Mg, Mn, Ca y Fe, cruciales para la formación de clorofila y la fotosíntesis. La mejora de la eficiencia en el uso de nutrientes aumentó el rendimiento de albahaca fresca, lo que pone de manifiesto la eficacia del tratamiento VPH+Cu-VPH. La combinación VPH+Cu-VPH también produjo un notable aumento del contenido de triptófano, acompañado de la inhibición del alargamiento del tallo y la promoción de la compacidad de la planta. Estas alteraciones morfológicas contribuyeron a una mejora general del rendimiento, lo que sugiere un efecto sinérgico entre los tratamientos con VPH y Cu-VPH sobre el crecimiento y el desarrollo de la albahaca. El estudio pone de relieve el potencial de la combinación de Cu con bioestimulantes como VPH para aumentar el rendimiento de los cultivos y la eficiencia en el uso de nutrientes. Al mejorar la biodisponibilidad del Cu y aliviar el estrés oxidativo, estos tratamientos combinados ofrecen un enfoque sostenible para mejorar la productividad de los cultivos y, al mismo tiempo, minimizar el impacto medioambiental. Esta investigación subraya la importancia de las técnicas innovadoras para promover la sostenibilidad agrícola y afrontar los retos de las prácticas agrícolas modernas.

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Figura 1. Efectos beneficiosos de los tratamientos foliares con Efectos beneficiosos de los tratamientos foliares con sulfato de cobre (Cu), hidrolizado de proteínas de origen vegetal (VPH), cobre complejado con péptidos (Cu-VPH) y Cu-VPH enriquecido con hidrolizado de proteínas (VPH+Cu-VPH) frente al control sin tratar (Control). Abreviaturas: actividad de carboxilación (ACO2), cadena de transporte de electrones (ETC), eficiencia cuántica potencial máxima del fotosistema II (Fv/Fm).
REFERENCIAS (haga clic)

Encontrará más información sobre la ruta de la albahaca en el siguiente artículo científico:

Rouphael Y, Carillo P, Ciriello M, Formisano L, El-Nakhel C, Ganugi P, Fiorini A, Miras Moreno B, Zhang L, Cardarelli M, Lucini L, Colla G (2023). Copper boosts the biostimulant activity of a vegetal-derived protein hydrolysate in basil: morpho-physiological and metabolomics insights. Front. Plant Sci. 14:1235686. doi: 10.3389/fpls.2023.1235686