Fisiología del estrés por frío y heladas
Martes, 01 Febrero 2022
Terra-Sorb® | Conocimiento aplicado
La adaptación al frío, evitando el daño o muerte de las plantas a las bajas temperaturas, es de enorme importancia económica en un gran número de cultivos de climas cálidos o templados.
Dentro del estrés por bajas temperaturas podemos discernir entre dos tipos:
- Estrés por frío: cuando las temperaturas son demasiado bajas para el buen funcionamiento del metabolismo vegetal, pero no se llega a la formación de cristales de hielo en el interior de la célula.
- Estrés por congelación-heladas: cuando la bajada de temperaturas es severa y se forman cristales de hielo a nivel celular.
El estrés por frío influye principalmente sobre dos factores claves; sobre las membranas celulares y sobre la actividad enzimática. En primer lugar, el frío hace que las membranas celulares pierdan fluidez, es decir, se vuelven más rígidas. Como consecuencia, su permeabilidad disminuye y el flujo de solutos y agua a través de éstas se ve afectado. Esto afecta directamente al transporte de agua y nutrientes de toda la planta. Por otro lado, sabemos que la temperatura afecta directamente a la actividad de las enzimas. Una bajada de la temperatura puede llegar a ralentizar o parar la actividad enzimática y, por tanto, muchas rutas metabólicas generadoras de energía se interrumpen. Por ejemplo, a nivel de mitocondrial la respiración celular disminuye y, a nivel de cloroplasto disminuye la fotosíntesis.
En cuanto a los efectos que produce la congelación, además de padecer los efectos comentados del frío, a las plantas se le añaden otras complicaciones. Su supervivencia frente a la congelación dependerá de varios factores. En primer lugar, la congelación siempre empieza a nivel del contenido del xilema y depende de la concentración de solutos que haya en los vasos leñosos. Si la solución de los vasos leñosos está muy diluida, tiene pocos solutos, entonces la congelación es rápida. Si, por el contrario, la solución es menos diluida, la concentración de solutos compatibles (como aminoácidos, carbohidratos e iones en general) es más alta, la planta o árbol es más resistente y la congelación se ve ralentizada.
Si se congela el xilema en algún punto, la columna de agua que va desde las raíces hasta las hojas queda interrumpida. Si al día siguiente hace sol y los estomas se abren (la planta transpira), el agua y los nutrientes en disolución no pueden llegar a las hojas, las cuales se mueren por desecación.
¿Y de qué depende de que la solución del xilema llegue a congelarse?
De lo diluida que esté esta solución: cuanto más solutos contenga más resistente a la congelación será. Por eso es importante mantener un buen equilibrio nutricional del árbol y el aporte de Terra-Sorb® (L-α-aminoácidos), para que éste pueda estar preparado en caso de riesgo por heladas.
A nivel celular, pueden pasar dos cosas, dependiendo de severidad de la bajada de temperaturas. Cuando hay riesgo de congelación, Se pueden formar cristales de hielo en los espacios extracelulares. Esta congelación de la solución extracelular crea un gradiente de potencial hídrico en la célula que conlleva una salida de agua desde el citoplasma al exterior. Hay una deshidratación celular porque los cristales de hielo de fuera la célula hacen que haya una solución más concentrada en el exterior que la de dentro la célula y por eso el agua va en esta dirección, siempre de menos a más concentración, esto es el potencial osmótico.
Las plantas no se mueren de frío en sí, sino por la deshidratación que provoca éste, básicamente por la falta de solutos que retengan el agua y hacen que ésta circule adecuadamente por el árbol. Si llega a formarse hielo, incluso dentro de la célula, esto resultará letal ya que los cristales de hielo actúan como cuchillos rompiendo las membranas de los orgánulos de las células. Se produce una necrosis celular.
Existen varios mecanismos que se desencadenan para atenuar los daños causados por una situación de estrés por frío, para evitar la pérdida de fluidez de las membranas y aumentar la resistencia de la planta al frío. Por ejemplo, las células empiezan a sintetizar Aminoácidos y otros solutos compatibles, y estos empiezan a acumularse en el citoplasma creando un efecto osmótico. También se induce la síntesis de diversas proteínas específicas con propiedades anticongelantes y la producción de antioxidantes.
¿Qué relación existe en los L-α-aminoácidos y la tolerancia al frío?
Los aminoácidos que se sintetizan evitan la pérdida de agua de las células cuando hay una situación de helada. El acúmulo de aminoácidos en el citoplasma celular actúa por osmosis, creando una mayor concentración de solutos en el interior de la célula respecto al exterior y a pesar de los cristales de hielo. De esta manera la dirección del agua se invierte y queda retenida el agua en la célula evitando su deshidratación.
También se conoce que aminoácidos como la prolina ayudan a estabilizar las membranas celulares interactuando con los fosfolípidos de membrana. Los aminoácidos evitan que el hielo se propague sobre las membranas y las mantienen funcionales.
Por otro lado, como sabemos los aminoácidos son precursores de las proteínas, entre ellas evidentemente las que se sintetizan en este momento de estrés.
¿Cuál es entonces el objetivo de la aplicación de productos de la gama Terra-Sorb®?
- La intención es mimetizar los mecanismos de defensa de la planta aportando exógenamente aminoácidos de alta calidad para ayudar a los cultivos a superar el estrés por bajas temperatura.
- Además, el aporte exógeno representa un ahorro energético para la planta y se consigue una mayor tolerancia al frío.
¿Qué diferencias existen entre las heladas blancas y negras?
El fenómeno conocido como heladas es un gran problema para agricultores de cualquier parte del mundo, especialmente cuando son heladas de primavera. Las heladas pueden clasificarse a grandes rasgos en "blancas" y "negras", siendo las últimas las más peligrosas.
La helada blanca se produce con frío y humedad. Cuando la temperatura está por debajo de 0°C y hay suficiente humedad en el ambiente (por encima del 60%), aparece hielo en forma de pequeños cristales que se adhieren sobre cualquier superficie vegetal otorgándoles un aspecto blanquecino. Estas heladas no suelen ser dañinas para el campo y protegen la parte interna de las plantas, ya que el hielo actúa como protector.
Las heladas negras se producen cuando la temperatura baja por debajo de los 0ºC pero no se forma escarcha. Esto sucede porque el aire está tan seco que la temperatura no iguala a la de rocío y por tanto no se produce condensación ni formación de escarcha. El cielo cubierto o semicubierto y, la turbulencia en capas bajas de la atmósfera favorece la formación de este tipo de heladas. Estas heladas negras son temidas en el campo debido a los daños que producen, al formarse los cristales de hielo dentro las células vegetales. Todo eso se traduce en ese aspecto negro que adquieren de repente los tejidos vegetales como las hojas o tallos jóvenes pudiendo morir la planta entera si los daños afectan a partes vitales.
Dependiendo de nuestro cultivo y variedad, las heladas primaverales nos afectan con menor o mayor intensidad. En algunos casos nos pueden dejar sin cosecha mientras que en otros casi no afectan la producción.
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