En la búsqueda de alternativas ecológicas a los herbicidas sintéticos, investigadores de la Universidad de Kyushu, Japón, han identificado un potente compuesto inhibidor de malezas en las hojas del nogal de Manchuria (Juglans mandshurica Maxim.).
por Ken Eguchi, Universidad de Kyushu
El descubrimiento de este compuesto, el 2Z-decaprenol, y su singular mecanismo de acción en las plantas podría impulsar el desarrollo de herbicidas más sostenibles.
El estudio se realizó en colaboración con investigadores de la Universidad Juntendo en Japón y la Universidad Chulalongkorn en Tailandia y se publica en el Journal of Agricultural and Food Chemistry .
«Esta investigación se inspiró en una observación de nuestro exprofesor, quien notó que había zonas alrededor de algunos árboles donde otras plantas no crecían», explica la profesora adjunta Poomraphie Nuntawong, de la Facultad de Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de Kyushu y primera autora del estudio. «Esto despertó nuestra curiosidad por la alelopatía, el fenómeno en el que las plantas liberan sustancias químicas, conocidas como aleloquímicos, para suprimir a sus competidores».
En Japón, un árbol alelopático y naturalmente abundante es el nogal de Manchuria, lo que lo convierte en un candidato prometedor como fuente local de un herbicida ecológico. Para muchas especies del género Juglans, una sustancia química llamada juglona ha sido ampliamente reconocida como el aleloquímico principal, pero aún se desconocía si esta sustancia química era responsable de los efectos alelopáticos del nogal de Manchuria.
Para investigar esto, los investigadores desarrollaron un bioensayo basado en suelo, diseñado para simular el proceso natural de una hoja que cae al suelo y libera su contenido químico. «Muchos ensayos de laboratorio tradicionales no incluyen suelo, que puede absorber o descomponer compuestos, alterando su eficacia», explica Nuntawong. «Nos dimos cuenta de que para encontrar los compuestos activos que funcionan en la naturaleza, necesitábamos un modelo que actuara como la naturaleza. Esto es particularmente importante para compuestos como la juglona, que se sabe que se degradan en el suelo».
En su modelo, se colocó un papel de filtro tratado con extractos de hojas sobre una capa de suelo, imitando una hoja caída. Posteriormente, se inició un proceso denominado fraccionamiento guiado por bioensayo, que consistió en separar el extracto crudo de las hojas de nogal en distintos grupos químicos y comprobar repetidamente la capacidad de cada grupo para inhibir el crecimiento de las plántulas de tabaco, una planta elegida por su fiable tasa de germinación.
El equipo observó que el grupo químico más potente —la fracción no polar de n-hexano— no contenía juglona, mientras que la fracción de cloroformo que sí la contenía mostró un menor efecto inhibidor sobre el crecimiento de las plántulas de tabaco. Además, analizar la juglona sola, basándose en su concentración natural en las hojas, no afectó al peso de las plántulas de tabaco. Esto sugirió al equipo de investigación que un compuesto alternativo, más potente, era responsable de los efectos alelopáticos del nogal de Manchuria.
Tras seis rondas sucesivas de purificación y análisis, el equipo aisló el compuesto responsable de la actividad más potente, el 2Z-decaprenol, lo que marca la primera vez que se reporta este compuesto como aleloquímico. En las pruebas, el 2Z-decaprenol inhibió significativamente el crecimiento de las plántulas de tabaco, lo que provocó una reducción de peso y una curvatura distintiva de las raíces en el papel de filtro.
Para comprender cómo funciona el 2Z-decaprenol a nivel molecular , el equipo analizó la actividad genética en la planta modelo Arabidopsis thaliana tras el tratamiento. Descubrieron que el 2Z-decaprenol obligaba a la planta a activar algunas defensas, como la producción de sustancias químicas protectoras y el refuerzo de su estructura física. Sin embargo, al mismo tiempo, el compuesto inhibía otras vías esenciales que la planta necesita para gestionar el estrés y generar una respuesta inmunitaria eficaz, deteniendo así su crecimiento.
Aunque el descubrimiento del mecanismo de inhibición del crecimiento del 2Z-decaprenol abre una nueva vía para el desarrollo de bioherbicidas, el equipo enfatiza que su investigación aún se encuentra en su etapa fundamental.
«Si bien estos hallazgos son prometedores, este es el primer paso de un largo camino», concluye el autor principal, el profesor asociado Seiichi Sakamoto, también de la Facultad de Ciencias Farmacéuticas.
Para convertir el 2Z-decaprenol en un bioherbicida viable, debemos realizar pruebas exhaustivas de seguridad y toxicidad en humanos y animales, aclarar mejor su mecanismo preciso y superar los desafíos de la producción del compuesto a gran escala. Nuestro objetivo final es seguir buscando compuestos naturales potentes y biodegradables que contribuyan a un futuro más sostenible para la agricultura.
Más información: Poomraphie Nuntawong et al., Aleloquímicos de las hojas de Juglans mandshurica Maxim y sus efectos transcriptómicos en plantas, Journal of Agricultural and Food Chemistry (2025). DOI: 10.1021/acs.jafc.5c08261
Nota editorial:
Este artículo ha sido elaborado con fines divulgativos a partir de información pública y fuentes especializadas, adaptado al enfoque editorial del medio para facilitar su comprensión y contextualización.
