Biofortificación de Cultivos con Zinc


Enero de 2019

Autor: Equipo Editorial INTAGRI

La deficiencia de micronutrientes en un cultivo puede llegar a disminuir significativamente la producción y  los rendimientos, así como el aporte nutricional de los alimentos. La biofortificación es una técnica viable para contrarrestar la deficiencia de micronutrientes en los cultivos mediante técnicas de fertilización, fitomejoramiento tradicional o biotecnología, obteniendo alimentos vegetales enriquecidos con vitaminas y nutrientes de gran importancia para la dieta alimentaria.

La biofortificación es un proceso que consiste en lograr una mayor acumulación de nutrientes minerales en los cultivos (Zn, Fe, I, Cu, Mn, Mo, Si), mediante:

Maíz  biofortificado con zinc.

Figura 1. La variabilidad genética del maíz permite la biofortificación del cultivo, para desarrollar granos con mayor contenido de zinc.

Fuente: INTAGRI, 2019.

  • La intervención agronómica; la cual consiste en la aplicación de los micronutrientes directamente al suelo o a los cultivos, en cantidades mayores a las requeridas por la planta, con el fin de potencializar el rendimiento.
  • Intervención genética; cruzamiento de  líneas de cultivos con la propensión genética a acumular zinc en las semillas.

La biofortificación se ha implementado con el fin de desarrollar cultivos rentables que puedan incrementar la ingesta de zinc (Zn) o algún micronutriente en las personas con riesgo de deficiencia. Para poder llevar a cabo programas de biofortificación, se eligen principalmente cultivos básicos de alto consumo tales como: arroz, frijol, maíz y trigo.

El frijol es una de las principales fuentes de carbohidratos, vitaminas y minerales en toda América Latina, en México, está entre los siete productos básicos más importantes de la dieta humana. Se han realizado diversos estudios en biofortificación con Fe y Zn, en donde se ha reportado que el quelato de hierro mejora la concentración de Fe en 36 % y el sulfato de zinc incrementa la concentración de zinc en 30 %, mejorando la capacidad antioxidante y la calidad nutricional del frijol, considerados los principales atributos de calidad del frijol y para la salud del consumidor. 

El contenido de zinc en granos de maíz (Zea mays L.) depende no solo de la genética del maíz, sino también de la disponibilidad del mineral en el suelo. Se ha encontrado suficiente variabilidad genética para el contenido de zinc en el grano de maíz, lo cual ha permitido desarrollar a través de mejoramiento convencional, maíces biofortificados con alto contenido de

zinc. La biofortificacion con micronutrientes en cultivos básicos se presenta como una alternativa que incrementa la cantidad de nutrientes disponibles en los alimentos. Cada cultivo biofortificado requiere un desarrollo y una evolución meticulosa, que garantice la concentración de micronutrientes suficientes para tener un impacto considerable en el estado nutricional, para que los agricultores  y consumidores adopten estas nuevas variedades fortificadas.

Ventajas de la biofortifición

La biofortificación tiene varias ventajas no solo para el consumidor, sino también para los agricultores que implementan esta técnica, ya que después de la inversión inicial para el desarrollo de la semilla biofortificada, esta se puede replicar y distribuir sin ninguna reducción en la concentración de los nutrientes, lo que lo hace rentable y sostenible. Además los cultivos   biofortificados  suelen ser más resistentes a plagas y enfermedades, al igual que a temperaturas más altas y sequías.

Limitantes  de la biofortificación

La efectividad de un programa de biofortificación puede verse limitada debido a la poca capacidad de algunos cultivos para acumular altas cantidades de nutrientes esenciales en las partes que están destinadas al consumo, así como la capacidad de la planta para producir o desarrollarse sin que existan efectos fitotóxicos. Para incrementar la concentración de nutrientes en los tejidos vegetales es necesario la aplicación de nutrientes minerales a través de fertilizantes, los cuales muchas veces tienen baja solubilidad en el suelo y poca movilidad en las plantas.

Importancia del zinc en los cultivos

El zinc es uno de los micronutrientes esenciales en las plantas, aplicado en pequeñas dosis pero esencial para el desarrollo de las mismas, actúa como cofactor funcional, estructural y regulador en un gran número de enzimas (oxidoreductasa, transferasas, hydrolases, lyases, isomerasas y ligasas).

Biofortificación en cultivos de alto consumo

Figura 2.  En un programa de biofortificación se eligen cultivos de alto consumo como el trigo.

Fuente: INTAGRI, 2019.

Está involucrado en la síntesis de carbohidratos durante la fotosíntesis y en la transformación de azúcares en almidones, además de que favorece la formación y fertilidad del polen, por ello la deficiencia de zinc tiene efecto directo en el rendimiento del grano. Además, regula el nivel de auxinas a través de la síntesis del aminoácido triptófano (precursor de auxinas). El zinc dentro de las plantas juega un papel crítico fisiológico en la función de las membranas celulares, a través de la interacción con fosfolípidos y proteínas de las membranas, así como la inhibición en el daño  a la membrana catalizadora por radicales libre de oxígeno.

Deficiencia por zinc en cultivos

Una  de las principales causas de desnutrición infantil es el desbalance de micronutrientes, especialmente la deficiencia de  zinc, cuyo déficit está ligado a la presencia de anemia y desnutrición crónica. El zinc es el micronutriente más deficiente y necesario en los cultivos y suelos de muchos países alrededor del mundo. El maíz es el cultivo con mayor sensibilidad a la deficiencia de zinc, al igual que el arroz y el trigo, pudiendo reducir su rendimiento hasta en un 20 % manifestando deficiencia oculta. Influye de igual manera en el desarrollo de otros granos como el garbanzo y el frijol, además de frutales como el durazno, manzano, aguacate, entre otros.

Existen diferentes tipos de síntomas que se observan en cultivos que sufren deficiencia de zinc, esto puede ocurrir en distintos grados de severidad y presentarse de maneras específicas para cada cultivo, a diferencia de las deficiencias de macronutrientes, que se presentan síntomas similares en diferentes cultivos.

 

 Cuadro 1. Síntomas de deficiencia de Zinc (Zn) en diferentes cultivos.

 Fuente: Alloway, 2004.

Cultivo

Síntomas

Maíz

-Desarrollo de clorosis (blanca-amarilla) en hojas jóvenes.

-Deficiencia severa, en hojas bajas mostrando rayas rojizas o amarillentas en un tercio del camino del margen.

Arroz

-Marchitamiento por pérdida de turgencia en hojas.

-Clorosis basal y bronceado en hojas. 

-Retraso en el desarrollo de la planta

Aguacate

-Hojas nuevas de menor tamaño y veteadas que presentan quemado marginal.

-Reducción de distancia entre las hojas en el tallo (apariencia de sacudidor).

-Reducción de rendimiento y forma redondeada del fruto.

Manzano

-Desarrollo de hojas pequeñas, duras y de coloración morada.

-Pueden salir brotes tardíos que se vuelven deformes.

-Reducción en el rendimiento de los frutos, además de ser pequeños y malformados.

Tomate

-Crecimiento lento, engrosamiento de las hojas y clorosis intervenial.

-Enroscamiento de los brotes, seguido de clorosis color naranja-café en las hojas más viejas, mostrando manchas necróticas.

Papa

-Hojas cloróticas que son estrechas, ahuecadas, con nervaduras verdes y manchas irregulares de tejido muerto, color gris o café, presentan un menor tamaño y son más rígidas de lo normal.

-En casos severos las plantas pueden morir en 2 semanas.

 

Las plantas deficientes de zinc por lo general tienen en sus tejidos bajas concentraciones de este micronutriente y tiende no solo a reducir el rendimiento en los cultivos, sino que además desarrollan frutos bajos en zinc, impactando en la nutrición humana.

Factores del suelo que afectan la disponibilidad de zinc a las plantas

El zinc disponible para las plantas es aquel que está presente en la solución del suelo y es absorbido fácilmente. La disponibilidad del zinc se ve afectada por diversos factores que controlan la cantidad de zinc en la solución del suelo y su absorción.

Deficiencia de zinc.

Figura 3. Clorosis por deficiencia de zinc presente en hojas jóvenes de maíz.

Fuente: INTAGRI, 2019.

  • Suelos arenosos y ácidos, altamente lixiviados con disponibilidad total de zinc baja, son propensos a tener deficiencias de zinc.
  • La disponibilidad de zinc disminuye al incrementar el pH del suelo, así como la capacidad de absorción de la planta debido al incremento de la forma hidrolizada de zinc y la posible absorción química de carbonato de calcio. Suelos alcalinos, calcáreos y con alto contenido de calcio tienden a ser deficientes de zinc.
  • Altos niveles de fósforo pueden disminuir la disponibilidad del zinc o el comienzo de la deficiencia asociada a la fertilización como fósforo puede ser debido a factores fisiológicos de las plantas.
  • Concentraciones altas de cobre en la solución del suelo, relativas al zinc, pueden reducir la disponibilidad del zinc a la planta.
  • La concentración de zinc disponible en el suelo con alta materia orgánica, puede ser baja debido tanto a la inherente baja concentración total de estos materiales orgánicos y/o debido a la formación de complejos orgánicos estables como materia orgánica en estado sólido.

Factores que favorecen la disponibilidad de zinc a los cultivos

  • Fertilizantes nitrogenados, como el nitrato de amonio y el sulfato de amonio, pueden tener efecto benéfico combinado en la nutrición de los cultivos, aportando nitrógeno, y también

incrementando la disponibilidad de zinc al acidificar el suelo. La adición de materia orgánica de rápida descomposición como el estiércol, puede aumentar la disponibilidad de zinc, debido a la formación de complejos orgánicos de zinc solubles que son móviles y probablemente capaces de ser absorbidos por las raíces de las plantas.

  • La adición de materia orgánica de rápida descomposición como el estiércol, puede aumentar la disponibilidad de zinc, debido a la formación de complejos orgánicos de zinc solubles que son móviles y probablemente capaces de ser absorbidos por las raíces de las plantas.
  • La concentración de zinc disponible en el suelo con alta materia orgánica, puede ser baja debido tanto a la inherente baja concentración total de estos materiales orgánicos y/o debido a la formación de complejos orgánicos estables como materia orgánica en estado sólido.

El zinc en la dieta

El zinc es un componente indispensable para la función normal de más de 300 enzimas estructurales y de regulación para el cuerpo humano. Participa en la expresión génica y en la unión de algunas hormonas a sus receptores, es fundamental para la manutención de la estructura de las proteínas, está involucrado en procesos de fertilidad, metabolismo de vitamina A, metabolismo de hormonas, respuesta inmune, cicatrización de heridas, así como del sentido del gusto y del apetito. Al menos 2,000 millones de personas en el mundo padecen deficiencia de micronutrientes, o hambre oculta, que se caracteriza por el desarrollo de anemia por falta de hierro, vitamina A y zinc.

La deficiencia de zinc sigue siendo un problema grave en África y el sur de Asia, ya que es un nutriente esencial que contiene la carne roja, por tanto, la falta de este elemento predomina en las zonas donde la gente consume grandes cantidades de cereales y pocos alimentos de origen animal, es vital en etapas de rápido crecimiento como el embarazo, la infancia y la pubertad. En comparación con adultos, los niños, adolescentes, mujeres embarazadas y madres lactantes necesitan más zinc. La deficiencia de este elemento pone en riesgo el crecimiento y el desarrollo, puede causar infecciones respiratorias y debilitamiento general del sistema inmunológico, lesiones cutáneas y retardo en la cicatrización de heridas. Dietas basadas en cereales  son la mayor fuente de nutrientes y energía para la mayoría de la población mundial, la disponibilidad de zinc en los granos de cereales, así como en las hortalizas y frutales, trae un mayor efecto benéfico en la ingesta de zinc en la dieta humana.

Una forma de combatir el hambre oculta es utilizar cultivos biofortificados, materiales a los que se agregan mayores cantidades de minerales y vitaminas mediante el mejoramiento. Estos cultivos ayudan a mejorar la salud de las personas en comunidades pobres donde la opción para tener buena nutrición son limitadas o inaccesibles.

Cita correcta de este artículo

INTAGRI. 2018. Biofortificacion de Cultivos con Zinc. Serie Nutrición Vegetal Núm. 566. Artículos Técnicos de INTAGRI. México. 6 p.

Fuentes consultadas

  • CIMMYT. 2017. Trigo Biofortificado con Zinc: Aprovechando la Diversidad Genética para Mejorar la Calidad Nutricional. CIMMYT. Bonn. Alemania. 3 p.
  • Sida, A.J.P.; Sánchez, E.C. 2013. Biofortificación del Frijol Estrategia Potencial para Combatir la Desnutrición y Mejorar la Salud Humana. Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo A. C. Unidad Delicias. Chihuahua. México. 286 p.
  • Welch, R.M.; Graham, R.D. 2004. Breeding fro Micronutrients in Staple food Crops from a Human Nutrition Perspective. Journal of Experimental Botany, 55:353-364.
  • Ortiz, M.J.I.; Palacio, R.N.; Meng, E. Pixley, K.; Trethowan, R. and Peña, R. J. 2007. Enhancing the Mineral and Vitamin Content of Wheat and Maize Through Plant Breeding. Journal of Cereal Science, 46:293-307.
  • Chomba E.; Westcott, C. M.; Westcott, J. E.;  Mpabalwani, E.M.; Krebs N. F., Patinkin, Z. W Palacios N. and Hambidge K. M. (2015) Zinc absorption from biofortified maize meets the requirements of young rural Zambian children. The Journal of Nutrition 145:514-519.

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usuario_293792972 comentó:
Publicado: 2019-06-27 09:50:39