Los bioestimulantes no microbianos influyen en el metabolismo secundario y la acumulación de nitratos en las hojas de rúcula orgánica.
Por: MicheleCiriello1, LuanaIzzo2, Abel NavarréDopazo2, EmanuelaCampana1, GiuseppeColla3, GiandomenicoCorrado1, Stefania DePascale1, YoussefRouphael1, ChristopheEl-Nakhel1
1 Departamento de Ciencias Agrícolas, Universidad de Nápoles Federico II, 80055 Portici, Italia
2 Departamento de Farmacia, Universidad de Nápoles Federico II, 80131 Nápoles, Italia
3 Departamento de Ciencias Agrícolas y Forestales, Universidad de Tuscia, 01100 Viterbo, Italia
La alimentación ya no es solo una cuestión de gastronomía, sino una elección consciente e informada que resulta esencial para mantener el equilibrio entre la salud física y mental. El interés sin precedentes de la comunidad científica por las verduras con un alto impacto nutracéutico, junto con la necesidad de los consumidores de disponer de comidas rápidas, fáciles y saludables, ha contribuido al auge económico de los productos frescos cortados, como la rúcula [Eruca sativa (L.) y Diplotaxis tenuifolia (DC.)]. El consumo a largo plazo de esta verdura de hoja, gracias a la coexistencia de metabolitos secundarios funcionales como los glucosinolatos, los flavonoides y los ácidos fenólicos, tendría un impacto positivo en la salud humana. Sin embargo, casi nadie consume lo suficiente como para beneficiarse de estos efectos positivos. Para abordar este reto, se podría promover un mayor consumo de verduras de hoja verde o se podrían realizar esfuerzos para mejorar la densidad fitoquímica y, por lo tanto, la calidad nutricional del propio producto. En cualquier caso, dado que los compuestos fenólicos y los glucosinolatos participan activamente en la defensa de las plantas, su biosíntesis puede ser estimulada por factores abióticos y/o bióticos o inducida indirectamente por el uso de productos naturales que activan los mecanismos de defensa de las plantas. Aunque el uso de bioestimulantes naturales puede tener un efecto positivo en la salud de las plantas, la mayoría de los informes se han centrado en los beneficios en términos de rendimiento y no en los posibles efectos sobre la calidad nutricional. La capacidad de promover el crecimiento de las plantas independientemente del contenido mineral ha hecho que el uso de bioestimulantes sea esencial en la agricultura ecológica. La acción positiva bien establecida de los bioestimulantes en los cultivos ecológicos y no ecológicos debe ir acompañada de nuevos estudios sobre su papel en la mejora de la calidad nutracéutica.
El objetivo de este estudio es caracterizar las propiedades fitoquímicas de la producción de rúcula en un contexto de agricultura ecológica, identificando, mediante análisis UHPLC-Q-Orbitrap HRMS y cromatografía iónica, los posibles efectos beneficiosos de tres bioestimulantes no microbianos diferentes. El experimento se llevó a cabo en la planta de producción de Piana del Sele (Salerno, Italia) durante la temporada de invierno-primavera, con una duración total de 36 días. El riego se gestionó mediante un sistema de riego por goteo, mientras que se aplicaron las prácticas agrícolas normales permitidas en la agricultura ecológica para gestionar los patógenos, los hongos y los insectos. Para este experimento se utilizó un diseño de bloques completamente aleatorio, en el que los tratamientos se replicaron cuatro veces. En concreto, se compararon tres bioestimulantes no microbianos diferentes con un control sin tratar en plantas de rúcula (Diplotaxis tenuifolia (L.) DC.). Los bioestimulantes utilizados fueron un hidrolizado de proteína vegetal (en adelante, V-PH), un extracto vegetal (en adelante, PE) y un extracto de algas marinas (en adelante, SWE).
Los diferentes orígenes de los bioestimulantes probados en este experimento tuvieron una influencia clara en el contenido de nitratos de la rúcula orgánica. Mientras que la aplicación de productos basados en extractos de plantas tropicales (PE) y extractos de algas marinas (SWE) no dio lugar a diferencias significativas en comparación con los valores de nitrato registrados en las plantas de control, el uso del bioestimulante basado en hidrolizados de proteínas de origen vegetal (V-PH) dio lugar a un aumento del 10 %.
Figura x: Efecto de diferentes bioestimulantes no microbianos sobre la concentración de nitrato en la rúcula silvestre cultivada en invernadero. Las letras diferentes indican diferencias significativas en la media. ***: p ≤ 0,001
Nuestra hipótesis es que la mayor acumulación de nitratos en las plantas de rúcula tratadas con V-PH puede ser una consecuencia directa de un sistema radicular más eficiente y desarrollado (en términos de ramificación secundaria y biomasa radicular total), lo que habría aumentado la tasa de absorción de nitratos y su transferencia a la parte comestible.
Figura x: Efecto de diferentes bioestimulantes no microbianos sobre el contenido total de glucosinolatos de la rúcula silvestre cultivada en invernadero. Las letras diferentes indican diferencias significativas en la media. *: p ≤ 0,05
El estudio sobre los principales compuestos bioactivos analizados confirma que el uso de bioproductos naturales específicos puede haber desencadenado la activación de mecanismos de defensa específicos atribuibles en parte al aumento del contenido total de GLS registrado en las plantas de rúcula tratadas con PE y V-PH. Este mecanismo puede estar relacionado con la acción de preparación de los bioestimulantes, que permitiría a la planta tratada responder más fácilmente a los factores de estrés abiótico mediante la regulación al alza de los genes relacionados con la preparación y la resistencia sistémica adquirida (SAR). Además del efecto de priming, los valores más altos de GLS registrados en las plantas tratadas con PE y V-PH podrían ser una consecuencia directa de la mejora documentada de las vías metabólicas del nitrógeno y el carbono, lo que proporcionaría más energía utilizable para la biosíntesis de los precursores de los compuestos bioactivos mencionados. Un posible aumento de la expresión de genes directamente implicados en los procesos metabólicos oxidativos y reductivos del carbono y en el metabolismo del nitrógeno justificaría la participación de vías metabólicas relacionadas con la biosíntesis de compuestos fenólicos, lo que confirmaría los niveles más altos de ácidos fenólicos registrados en los tratamientos con el bioestimulante VP-H. Por el contrario, el contenido total de flavonoles se vio influido positivamente por la aplicación del bioestimulante SWE. El aumento de la biosíntesis de flavonoles podría atribuirse en este caso a un aumento significativo de la actividad enzimática relacionada con la defensa de las plantas (amoníaco liasa, peroxidasa, fenilalanina, polifenol oxidasa, β-1,3-glucanasa y quitinasa) desencadenada por componentes clave presentes en el bioestimulante a base de algas.
Este estudio demuestra cómo la aplicación foliar de bioestimulantes específicos (hidrolizado de proteína vegetal, extracto de plantas y extracto de algas marinas) influyó positivamente en la biosíntesis de los principales metabolitos secundarios que se encuentran en los tejidos de la planta de rúcula. Los resultados muestran claramente cómo los diferentes orígenes y composiciones de los productos estudiados influyen en la biosíntesis de distintas clases metabólicas. En particular, mientras que la aplicación foliar del bioestimulante obtenido por hidrólisis enzimática de vegetales mejoró el contenido de ácidos fenólicos y glucosinolatos, la aplicación del extracto obtenido de algas marinas reguló positivamente la producción de flavonoides.
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