Fig. 1. Parcelas experimentales colocadas en los bancos en correspondencia de los códigos de barras detectados por los escáneres láser PlantEye F500 - Multispectral 3D.

En este estudio, se realizó un experimento en invernadero para evaluar las respuestas morfofisiológicas y metabólicas de plantas de tomate tratadas con dos PHs derivados de Malvaceae (PH1) y Fabaceae (PH2) bajo repetidos ciclos de estrés por sequía. El objetivo era investigar los mecanismos a través de los cuales estos bioestimulantes mejoran la tolerancia a la sequía en plantas de tomate. La fertirrigación se llevó a cabo una vez después del trasplante y otra a mitad del ciclo de cultivo. Las plantas se cultivaron utilizando un sistema de riego por goteo y se sometieron a cuatro ciclos de estrés por sequía, interrumpiéndose el riego hasta que se produjo un marchitamiento visible. Se aplicaron PH1 y PH2 como pulverizaciones foliares semanales y se compararon con plantas de control pulverizadas con agua destilada. Se utilizó una plataforma de fenotipado de alto rendimiento (PlantEye F500, Phenospex) para monitorizar la biomasa digital, el área foliar en 3D y la altura de la planta, junto con índices espectrales (NDVI, NPCI, PSRI, GLI, Hue°) para evaluar la salud de la planta. Al final del ensayo, se recogieron muestras de hojas para el análisis metabolómico con el fin de investigar los cambios bioquímicos relacionados con la resistencia al estrés por sequía inducido por los tratamientos de PH.

Fig. 4. Pendientes del modelo de regresión lineal (y = ax +b donde a es la pendiente y b es la intersección y) que describe la relación entre la biomasa digital (y) y los días (x) del periodo de recuperación tras el nuevo riego después de cada evento de estrés hídrico. PH1 = hidrolizado proteico derivado de Malvaceae; PH2 = hidrolizado proteico derivado de Leguminosae. Las barras indican los errores estándar de las medias.

El análisis fenotípico reveló que la PH1 mejoró la recuperación de la planta tras el estrés por sequía, especialmente en términos de biomasa digital, área foliar 3D y altura de la planta. Además de la correlación positiva con la altura de la planta, la fuerte relación entre la biomasa digital y el área foliar 3D indicó que la expansión foliar era el principal impulsor de la acumulación de biomasa en condiciones de estrés. Mientras que PH2 tuvo un efecto positivo temporal durante el primer evento de sequía, su rendimiento se debilitó en los siguientes ciclos de estrés, asemejándose más al control. El análisis de regresión confirmó que las plantas tratadas con PH1 tenían las mayores tasas de recuperación, con pendientes entre un 48 y un 75% superiores a las plantas no tratadas en todos los eventos de estrés. Esto sugiere que el PH1 mejoró la capacidad de recuperación de las plantas y la capacidad de restauración del crecimiento.
Los índices espectrales permitieron comprender mejor la salud de las plantas a lo largo del ciclo de cultivo. Los valores NDVI, asociados con la actividad fotosintética y la salud de las plantas, fueron mayores en las plantas tratadas con PH1, lo que indica una mejor tolerancia al estrés. NPCI y PSRI, que están relacionados con el contenido de clorofila y la senescencia de las hojas, aumentaron con el tiempo, lo que indica una acumulación natural de clorofila que coincidió con los resultados de NDVI. GLI y Hue°, que siempre coincidían con NDVI, se correspondían fuertemente con la reflectancia en la banda verde (GLI) y el rango verde (75:135, Hue°).

Fig. 6. Análisis de enriquecimiento químico (ChemRICH) de metabolitos anotados estadísticamente diferentes en hojas tratadas con hidrolizado proteico derivado de Malvaceae (PH1) en comparación con el tratamiento de control al final del ensayo. Puntos rojos = metabolitos regulados al alza; puntos azules = metabolitos regulados a la baja; puntos morados = metabolitos regulados al alza o a la baja.

El análisis metabolómico identificó varios metabolitos significativamente influenciados por el tratamiento con PH1. Entre ellos, los dipéptidos (por ejemplo, Leu-Phe, PyroGlu-Val, Arg-Phe) mostraron la mayor acumulación en las plantas tratadas con PH1. Estos compuestos están relacionados con la reasignación de nitrógeno, la osmoprotección y la regulación metabólica en situaciones de estrés. Los dipéptidos que contienen aminoácidos glucogénicos (por ejemplo, Arg-Leu, Val-Pro) probablemente actuaron como fuente de carbono, mitigando la inanición de carbohidratos causada por la reducción de la fotosíntesis durante el estrés por sequía. Las plantas tratadas con PH1 también mostraron niveles más bajos de marcadores de estrés oxidativo, como (R)-S-lactoilglutatión y escopolina, lo que sugiere que los dipéptidos desempeñaron un papel en la reducción del daño por ROS. La acumulación de compuestos fenólicos y ácidos grasos indicó además que la PH1 promovió la adaptación al estrés a través de vías antioxidantes.
Este experimento demuestra que la PH1 es un bioestimulante eficaz para mejorar la recuperación al estrés por sequía en plantas de tomate, principalmente promoviendo una recuperación más rápida, y modulando metabolitos clave implicados en la tolerancia al estrés. Los resultados sugieren que los dipéptidos desempeñan un papel crucial en la mitigación de los efectos del estrés hídrico y en el mantenimiento del equilibrio metabólico. Futuras investigaciones deberán estudiar si los péptidos derivados de PH1 son absorbidos directamente por las plantas o promueven la síntesis endógena de péptidos. Además, el estudio pone de relieve el potencial de los bioestimulantes para mejorar la resistencia de los cultivos en condiciones de estrés y ofrece importantes ideas para el futuro desarrollo y cribado de bioestimulantes.