Así lo descubrieron investigadores chinos que están desarrollando nuevos bioestimulantes para el trigo.
En un artículo de un grupo de autores de la Academia China de Ciencias Agrícolas, proporciona evidencia de los beneficios de la glucosa para el trigo.
Los carbohidratos se utilizan ampliamente en la producción agrícola como reguladores exógenos para aumentar el crecimiento y el rendimiento de las plantas.
La glucosa, un carbohidrato simple pero altamente reactivo, desempeña un papel fundamental en el crecimiento vegetal, tanto como nutriente como molécula señalizadora. Regula diversos procesos metabólicos, como el crecimiento radicular, la fotosíntesis, la floración y la senescencia.
Los derivados de la glucosa en los que se sustituyen determinados átomos o grupos de glucosa pueden regular de manera similar el metabolismo de las plantas y exhibir propiedades similares a las de la glucosa, incluyendo alta bioactividad, biocompatibilidad, biodegradabilidad y capacidad quelante.
Algunos derivados han mostrado mayor solubilidad, estabilidad, propiedades antibacterianas y actividad antioxidante que la glucosa sola, lo que sugiere que las diferencias estructurales pueden influir significativamente en su función.
Por ejemplo, los alcoholes de azúcar (p. ej., el sorbitol) mejoran el potencial osmótico y aumentan la resistencia de las plantas al estrés gracias a sus múltiples grupos hidroxilo (-OH). Los ácidos de azúcar (p. ej., los ácidos glucónico y glucurónico) contienen grupos carboxilo (-COOH), que proporcionan una carga negativa que facilita la quelación catiónica.
Estos avances abren nuevas posibilidades para el desarrollo de bioestimulantes basados en carbono con estructuras personalizadas; sin embargo, aún faltan evaluaciones exhaustivas y sistemáticas de la eficacia de varios derivados de la glucosa.
Se ha demostrado que la aplicación exógena de glucosa aumenta notablemente la biomasa de los cultivos y la absorción de nutrientes. Los efectos agronómicos de los derivados de la glucosa están determinados por los grupos funcionales oxigenados que contienen.
Los grupos aldehído (-CHO) pueden actuar como aceptores o donantes de electrones en el tracto respiratorio y proporcionar esqueletos carbonados para la biosíntesis de auxinas, modulando así rápidamente la ramificación radicular y el metabolismo de los clorofluorocarbonos (CN). Además, los carbonilos insaturados forman aductos covalentes con tioles proteicos, lo que desencadena la señalización de defensa. Los grupos hidroxilo (-OH) establecen extensas redes de enlaces de hidrógeno con el agua, aumentan el potencial hídrico celular y estabilizan las membranas, lo que proporciona tolerancia a la sequía y la salinidad. Su capacidad de donación de hidrógeno subyace a la actividad de eliminación de radicales, y se ha demostrado que los polioles que contienen solo -OH (p. ej., sorbitol) facilitan el transporte de nitratos a larga distancia en el floema y promueven la síntesis de clorofila.
Los grupos carboxilo (-COOH) se disocian para formar especies con carga negativa que quelan Fe3+, Zn2+ y otros cationes mientras amortiguan el pH de la rizosfera, aumentando así la biodisponibilidad de los micronutrientes.
También se ha demostrado que el ácido glucónico y el ácido glucurónico mejoran los procesos fisiológicos de las plantas y el crecimiento radicular. Por lo tanto, la configuración del grupo funcional es un determinante químico clave de la acción de los bioestimulantes basados en carbohidratos. Sin embargo, la mayoría de los estudios se centran en un solo carbohidrato y carecen de comparaciones sistemáticas de los derivados con predominio de -OH, -CHO y -COOH en un mismo sistema de cultivo, lo que limita la comprensión de sus mecanismos y el uso racional de los derivados de la glucosa en la agricultura sostenible.
La concentración de carbohidratos es un factor clave que influye en los efectos fisiológicos del crecimiento del cultivo. Estudios previos han demostrado que concentraciones de glucosa del 1%, 3% y 5% tienen efectos bifásicos en las raíces de Arabidopsis: la longitud de la raíz y el número de raíces laterales alcanzan un máximo al 3%, pero disminuyen a niveles superiores.
En general, las altas concentraciones de carbohidratos tienden a ejercer un efecto inhibidor dependiente de la dosis, mientras que las concentraciones más bajas son más eficaces para estimular la fotosíntesis, el desarrollo radicular y la floración. Además, la concentración óptima también depende del tipo de carbohidrato. Por ejemplo, en un estudio, 30 mg/L de glucosa promovieron la proliferación de órganos en banano, mientras que el sorbitol inhibió el crecimiento en todas las concentraciones analizadas. Sin embargo, los mecanismos por los cuales la concentración y la especificidad estructural de la glucosa y sus derivados influyen conjuntamente en el desarrollo de las plantas siguen siendo inciertos. Abordar esta brecha es importante para optimizar las estrategias de crecimiento basadas en carbohidratos en la agricultura.
Para aislar los efectos de los grupos funcionales en la misma cadena principal C6, seleccionamos glucosa, sorbitol, ácido glucónico y ácido glucurónico, que representan las estructuras -CHO, poli-OH, -COOH y -COOH + -CHO, respectivamente. Se realizó un experimento hidropónico completamente aleatorizado para cuantificar sus efectos diferenciales sobre el crecimiento del trigo y la absorción de nutrientes a diferentes concentraciones, lo que nos permitió dilucidar cómo los diferentes grupos funcionales modulan la actividad bioestimulante de los derivados de carbohidratos, señalan los autores.
Se aplicaron glucosa (Glc), sorbitol (Sbt), ácido glucónico (GlcA) y ácido glucurónico (GroA) a plántulas de trigo en concentraciones de 10, 25 y 50 mg/L, ya que este rango se encuentra dentro del margen fisiológico de seguridad de los azúcares solubles en la rizosfera (0,01–0,5 mmol/L), mejora la absorción de nutrientes y no causa estrés osmótico ni toxicidad. Como control se utilizó una solución nutritiva Hoagland sin Glc, Sbt, GlcA ni GroA.
Por lo tanto, se utilizaron glucosa (Glc, -CHO), sorbitol (Sbt, -OH), ácido glucónico (GlcA, -COOH) y ácido glucurónico (GroA, -COOH; -CHO) como factores de tratamiento, maximizando así la variación de los grupos funcionales oxigenados, manteniendo constante la estructura de carbono C6. Se realizó un experimento hidropónico completamente aleatorizado con cuatro niveles de concentración (0, 10, 25 y 50 mg/L) para investigar sistemáticamente cómo la glucosa y sus derivados afectan el crecimiento y la absorción de nutrientes del trigo, y para dilucidar el papel de la química de los grupos funcionales en la eficacia de los bioestimulantes basados en carbono.
Todos los tratamientos con carbohidratos mejoraron significativamente la materia seca del trigo (17,50–35,00%) y la absorción de nutrientes (N: 17,12–32,18%, P: 21,73–36,97%, K: 12,28–30,51%) en comparación con el control, principalmente a través de la promoción del vigor de las raíces y la absorción de nutrientes.
Entre los cuatro carbohidratos, la variante Glc mostró el mayor efecto estimulante, aumentando significativamente el vigor radicular. La variante Sbt promovió principalmente la elongación y la superficie radicular, mientras que GlcA y GroA fueron ligeramente menos eficaces, pero aun así promovieron la absorción de nutrientes. Las concentraciones óptimas fueron 10 mg/L para Glc y 25 mg/L para sus derivados.
Estos resultados proporcionan una guía práctica para mejorar la eficiencia del uso de nutrientes y la productividad de los cultivos utilizando carbohidratos con estructura específica para una agricultura sostenible.
Fuente: Agronomía 2025, doi.org/10.3390/agronomy15092054
