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Conoce tus plantas a través de la ionómica

Conoce tus plantas a través de la ionómica
Melastoma, cultivado hidropónicamente a partir de esquejes de plantas maduras en el invernadero de la escuela. Crédito: Fotografías de abajo a la izquierda y a la derecha de Toshihiro Watanabe

Los seres vivos necesitan elementos para desarrollarse adecuadamente. El estudio de la ionómica mide y analiza las acumulaciones de elementos en los organismos vivos para determinar qué nutrientes minerales son necesarios y no necesarios para el crecimiento. 


por la Universidad de Hokkaido


El profesor asociado Toshihiro Watanabe de la Facultad de Investigación de Agricultura de la Universidad de Hokkaido aplica este enfoque para aprender sobre la acumulación de minerales tanto en las plantas como en el suelo, además de las interacciones entre elementos.

«En general, las plantas requieren 17 elementos para florecer. Algunos de estos, como el carbono, el hidrógeno y el oxígeno, abundan en el aire, el suelo y el agua. Los otros elementos pueden necesitar ser suministrados a través de fertilizantes y otros suplementos», explicó Watanabe. quien trabaja en el Laboratorio de Nutrientes Vegetales.

Para examinar la composición elemental de cualquier vegetación, la Facultad de Investigación de Agricultura está equipada con un instrumento de espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente (ICP-MS). Este equipo se utiliza para ionizar las muestras y detectar las concentraciones de metales, metaloides y elementos no metálicos.

Al utilizar esta técnica, el laboratorio de Watanabe ha establecido con éxito múltiples colaboraciones, incluido un proyecto de investigación internacional concluido en 2007. En el estudio de 2007, Watanabe y su equipo de investigación recolectaron más de 2.000 muestras de hojas, que representan 670 especies y 138 familias de plantas encontradas en todo Japón. Los resultados muestran tendencias y patrones en la acumulación de minerales en estas plantas.

«Algunos elementos proporcionados por el suelo se pasan por alto como no esenciales para las plantas. Sin embargo, en muchos casos, esos elementos no esenciales pueden causar problemas. Por ejemplo, el cadmio en la corteza terrestre es tóxico para las plantas y para la salud humana, si se consume. Otros problemas que pueden ocurrir incluyen una disminución en la producción de cultivos y la contaminación de las partes comestibles. Por lo tanto, es necesario medir y mantener los elementos del suelo mediante una fertilización adecuada ”, dijo Watanabe.

Sin embargo, los que se definen como elementos esenciales y no esenciales difieren entre las variedades vegetales. Uno de los intereses de investigación de Watanabe se centra en el melastoma (Melastoma malabathricum), una planta originaria de las zonas tropicales de la región del sudeste asiático. Esta planta prospera en suelos ácidos, lo que la convierte en un caso peculiar teniendo en cuenta que el suelo ácido generalmente ataca las raíces, lo que dificulta el crecimiento de la planta. Watanabe espera que la gran cantidad de aluminio que contiene la planta juegue un papel importante para hacerla tolerante a suelos fuertemente ácidos.

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Tomate (Solanum lycopersicum cv. M82) que presenta síntomas de BER. Crédito: Manami Kawamoto

«Nos preocupan no solo las plantas silvestres, sino también las verduras, en particular el contenido mineral de las partes comestibles y no comestibles. Es muy importante saber qué elementos contienen nuestros alimentos para adaptarse a nuestra dieta», dijo Watanabe. . «Por ejemplo, nuestros hallazgos muestran que la komatsuna y el bok choy contienen concentraciones más altas de zinc, lo cual es beneficioso para la salud humana. Por otro lado, descubrimos que la cebolla verde contiene concentraciones bajas de zinc».

Mediante el uso de la ionómica, Watanabe demostró que los elementos tóxicos no se absorben por igual en todos los cultivares; diferentes cultivares absorbieron elementos a diferentes velocidades. Además, partes de una planta tienen diferentes niveles de concentración de elementos. Los hallazgos de Watanabe detectaron elementos tóxicos para los humanos en algunas partes de vegetales comunes que se consumen comúnmente. La reproducción selectiva de estos cultivares puede ayudar a reducir la absorción de elementos tóxicos.

Además, la aplicación de la ionómica en plantas podría usarse para comprender la fisiología de una planta. Las diferencias en los componentes inorgánicos de las plantas podrían conducir a un estado fisiológico diferente. Watanabe realizó un perfil mineral de dos cultivares de tomate afectados por un trastorno de la planta llamado Blossom-End Rot (BER).

«La BER está marcada por la pudrición de la parte inferior de una fruta y ha estado causando una disminución en la producción de tomate. Su aparición a menudo está relacionada con la deficiencia de calcio en la fruta, pero nuestros hallazgos sugirieron que este no siempre fue el caso; aunque suministramos suficiente calcio a través de la fertilización en el campo, todavía se producía BER «, explicó Watanabe.

Watanabe no anuló la deficiencia de calcio como un factor en este trastorno fisiológico, pero sus hallazgos sugirieron que otros factores, como el transporte de potasio, contribuyen a la descomposición. La investigación sobre este tema aún está en curso.

El agua, la luz y otros factores que contribuyen al transporte de minerales de las plantas desde la raíz a las otras partes tampoco deben ignorarse. De hecho, Watanabe también participó en un proyecto de colaboración para examinar la tolerancia a la sal de las variedades de arroz cultivadas en la región del delta del Mekong en Vietnam. En estas áreas, el suelo tiene un contacto más cercano con el agua de mar, exponiendo así el riesgo de alta salinidad para la planta.

Como jardinero hogareño, Watanabe admitió que la jardinería es una práctica complicada, especialmente si se quiere obtener productos con buen sabor. «De mi experiencia personal con el cultivo de espinacas, llegué a la conclusión de que mantener el nivel de pH del suelo es muy importante. Aquí en Japón, la mayoría de los suelos son ácidos: requieren un suministro constante de cal para aumentar el nivel de pH en además de una fertilización óptima para un buen rendimiento «.



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