El Ácido Glutámico en la Bioestimulación de los Cultivos


Los aminoácidos son moléculas caracterizadas por contar con un grupo amino (NH2) y un grupo carboxilo (COOH) en su estructura, consideradas como las unidades fundamentales para la formación de las más de 30,000 proteínas vegetales que se conocen. El uso de aminoácidos en la agricultura tiene bastante tiempo, pero no es hasta la época reciente que han tomado gran relevancia por su uso como productos bioestimulantes. Gracias al fenómeno anterior, respecto al uso de estos compuestos, se ha comenzado a entender y estudiar un poco más acerca de la acción de los aminoácidos en los vegetales. Actualmente se conoce que algunos aminoácidos cumplen funciones específicas como es el caso del triptófano (precursor del ácido indolacético), arginina (precursor de las poliaminas) o la metionina (precursor del etileno). Debido al papel que tienen sobre los procesos metabólicos, los aminoácidos pueden actuar de manera directa o indirecta formando o siendo precursor de una sustancia o grupos de sustancias que son las que causan el efecto que nosotros percibimos. Lo anterior hace que estas moléculas sean altamente polifacéticas y multifuncionales.

Aprovechamiento de los aminoácidos por las plantas

El aprovechamiento de uno u otro aminoácido depende de las condiciones fisiológicas y fenológicas de las plantas, así como de las condiciones edafoclimáticas y las relaciones que existan entre dichas condiciones y la planta, es decir, la planta utilizará un aminoácido en función de sus necesidades. La planta puede emplear un aminoácido o varios de ellos para obtener energía, utilizar el carbono o grupo funcional de su estructura, acomplejar algún nutrimento y permitir su entrada, sintetizar alguna proteína o enzima, retrasar la senescencia,

Estructura química de un aminoácido.

Figura 1. Estructura básica de un aminoácido con su grupo amino y carboxilo.

Fuente: Pozo, 2017.

ayudar a la germinación del polen y desarrollo del tubo polínico o como desintoxicante celular, mensajero químico, osmoprotectante y/o crioprotectante. Al aplicar algún aminoácido en las plantas es imposible conocer a ciencia cierta qué es lo que sucede con él dentro de la planta, únicamente es posible suponer las posibles rutas metabólicas que puede seguir, de acuerdo con lo que se conoce. Por lo mencionado anteriormente, un aminoácido tiene amplias posibilidades dentro de la planta y será utilizado en el momento y lugar más adecuado, por lo cual este compuesto no actuará donde nosotros como aplicadores queremos.

Funcionalidad de los aminoácidos

Los 20 aminoácidos esenciales para la vida pueden clasificarse en base a distintos criterios, ya sea por su polaridad, su esencialidad, elementos químicos en su estructura o su configuración estructural. Respecto al último criterio, los aminoácidos pueden clasificarse como Levógiros (L) o Dextrógiros (D) y dentro de estos como alfa (α), beta (β) o delta (δ). En este sentido, los aminoácidos que fisiológicamente son más activos son los L-alfa, eso significa que estos pueden pasar a formar nuevas proteínas, enzimas, entre otros compuestos. Los aminoácidos que no tienen esa configuración no sirven para formar proteínas, pero si para aportar carbón, energía o grupos funcionales que la planta necesite; incluso su aplicación vía suelo pueden alimentar a la flora microbiana. Queda claro entonces que, no todos los aminoácidos son iguales y dependiendo de su configuración se adaptan mejor a la manera de aplicar o la posible función que desempeñan dentro de las plantas.

Funciones bioestimulantes del ácido glutámico

El ácido glutámico o glutamato es un aminoácido polar ácido, el cual cuenta con una multifuncionalidad mayor a la de los otros aminoácidos debido a que a partir de él se pueden sintetizar algunos otros aminoácidos. Sin embargo, existen otras vías de síntesis no dependientes del ácido glutámico. El papel del ácido glutámico dentro de las plantas es variado, permitiéndole actuar en distintos mecanismos fisiológicos y metabólicos.

Asimilación y metabolismo del nitrógeno. Se debe entender que el nitrógeno es el nutrimento suministrado por el hombre y el más importante para la elaboración de aminoácidos. Entendiendo entonces que, a pesar de que la planta puede absorber aminoácidos es necesario tener un adecuado suministro de este nutrimento. Las plantas absorben el nitrógeno en sus formas de nitrato (NO3-) y amonio (NH4+), las cuales por distintos mecanismos internos llegan a la síntesis de aminoácidos (Figura 2). Después de que el nitrógeno entra a la planta, el primer aminoácido sintetizado es el ácido glutámico. A partir del ácido glutámico, mediante transaminación, se pueden formar otros aminoácidos como arginina, prolina, ornitina o hidroxiprolina; aunque también pueden formarse otros compuestos funcionales para el metabolismo a través de otros procesos distintos a la transaminación.

Como se ha visto anteriormente, una gran parte del nitrógeno que aplicamos se convierte en ácido glutámico. Sin embargo, en la actualidad para ahorrarnos el proceso de síntesis y garantizar una mayor concentración de ácido glutámico dentro de la planta se hacen aplicaciones de este aminoácido, obtenido mediante síntesis química o extracción por los distintos métodos de hidrolisis (ácida, alcalina o enzimática). La síntesis química de este aminoácido nos garantiza mayor pureza y concentración, así como obtener en su totalidad ácido glutámico con estructura L-alfa. La aplicación de ácido glutámico en conjunto con molibdeno (involucrado en la síntesis y activación de la nitrato reductasa) permite reducir concentraciones elevadas de nitratos. Los nitratos al ser metabolizados promueven la formación de más aminoácidos entre ellos el ácido glutámico. Asimismo, este aminoácido mejora el metabolismo del nitrógeno en forma amoniacal al incrementar la actividad de la enzima glutamina sintetasa.

 

Esquema sobre la asimilación de nitrógeno.

Figura 2. Esquema general de la absorción y asimilación del nitrógeno en las plantas.

Fuente: Hawkesford et al., 2012.

Cuajado de frutos. El néctar que existe en el estigma y estilo de la flor está compuesto por diversos azúcares y aminoácidos, dicho néctar, además de servir de atrayente para los polinizadores, sirve para nutrir e hidratar a los granos de polen que caen dentro del estigma. El néctar de la flor coadyuva a la germinación del tubo polínico de los granos de polen para que estos sean capaces de fecundar los diferentes óvulos.

Lo anterior es bastante importante, ya que se conoce que existe una relación directamente proporcional entre el número de granos de polen que germinan con éxito y alcanzan un óvulo y el posterior tamaño del fruto, es decir, que un fruto grande inicia con una buena polinización. En este sentido, cuando el ácido glutámico se encuentra en altas concentraciones en el estigma y estilo más los elementos de boro y zinc, se promueve una mayor germinación de los granos de polen y vigor de los mismos. Es por dicha función que el ácido glutámico es altamente utilizado para el cuajado de los frutos. Es importante recalcar que no todo el ácido glutámico aplicado ira al néctar de la flor, pues la planta determinará las funciones en las que lo utilizará y la proporción. Algo que se recomienda al momento de aplicarlo es mezclarlo con azúcares (melaza) para mejorar el proceso. Su aplicación puede realizarse desde la etapa de botón, previo a la apertura floral y durante toda la etapa de floración.

Homeostasis celular. La homeostasis celular está referida al equilibrio entre el medio exterior e interior de la célula, es decir, el balance de energía, agua o sales. Esta homeostasis permite el funcionamiento a su máxima capacidad de cada uno de los organelos celulares. El papel que tiene el ácido glutámico, junto con otros aminoácidos, consiste en mantener el balance entre el medio externo e interno de la célula ante condiciones de estrés (biótico o abiótico) que puedan alterarlo. De aquí su papel como desintoxicante celular, al formar parte de la estructura del glutatión (formado por ácido glutámico, glicina y cisteína). El glutatión es el desintoxicante por excelencia, pues tiene funciones antioxidantes, además de ayudar a neutralizar herbicidas y limpiar metales pesados. De igual forma el ácido glutámico sirve como precursor de la enzima glutatión peroxidasa, la cual defiende a la planta del efecto negativo que causa el radical libre peróxido de hidrogeno. El ácido glutámico es precursor de la prolina, la cual ayuda a superar condiciones de altas y bajas temperaturas, sequía, o salinidad. Por lo tanto el suministro adecuado de ácido glutámico permite que los niveles defensivos de las planta pueden mejorarse.

Crecimiento del tubo polínico.

Figura 3. Diagrama del crecimiento de tubo polínico a través del estilo para realizar la fecundación en el ovario.

Fuente: Pozo, 2017.

Formación de clorofila. La clorofila es el pigmento encargado de captar la energía lumínica para que sea transformada en energía química. Por lo tanto, un mayor contenido de clorofila ayuda a una mayor captación de energía. El ácido glutámico en conjunto con glicina, arginina y alanina son metabolitos fundamentales en la formación de tejido vegetal y en la síntesis de clorofila, aumentando con ello su concentración y por tanto la tasa de fotosíntesis.

Apertura y cierre estomático. La apertura y cierre de estomas es importante, ya que este proceso está involucrado con el intercambio gaseoso y por ende con la tasa fotosintética. La apertura y cierre de estomas están controlados por múltiples factores, relacionados a los niveles en concentración de potasio, cloro, sodio, ácido abscísico, etileno, auxinas, giberelinas, citocininas y algunos aminoácidos. El ácido glutámico es uno de los aminoácidos que se encuentra en las células oclusivas o guarda de los estomas. Este aminoácido actúa como un agente osmótico para el citoplasma de las células, al proteger la integridad de su membrana celular y reducir su permeabilidad, lo cual hace que no se rompa con facilidad y se favorezca la apertura de estomas. En esta función subyace la importancia de su empleo en cultivos hortícolas cultivados en condiciones de altas temperaturas, ya que puede ayudar en el manejo hídrico al promover la funcionalidad y velocidad de la apertura y cierre de estomas.

Nutrición vegetal. El ácido glutámico tiene acción acomplejante sobre los nutrimentos, mejorando su absorción en la planta. Además este aminoácido es una reserva natural de nitrógeno en la planta y puede transformarse en otros aminoácidos por transaminación.

Síntesis de la clorofila.

Figura 4. Principales etapas de la síntesis de clorofila a partir del ácido glutámico.

Fuente: Modificado de Rodés y Collazo, 2006.  

A manera de conclusión se puede comentar que la función bioestimulante del ácido glutámico dependerá del cultivo y su fisiología, ya que puede intervenir en uno u otro proceso, lo cual estará en base a sus necesidades. Su aplicación se puede hacer tanto vía suelo como foliar en cualquier etapa de crecimiento del cultivo debido a que promueve distintos procesos metabólicos que contribuyen a mejorar su productividad o ante factores climáticos que causen algún tipo de estrés.

Cita correcta de este artículo

INTAGRI. 2018. El Ácido Glutámico en la Bioestimulación de los Cultivos. Serie Nutrición Vegetal. Núm. 108. Artículos Técnicos de INTAGRI. México. 5 p.

Fuentes consultadas

  • Navarro, G. M. 2017. El Ácido Glutámico, Usos y Funciones en los Modernos Sistemas De Bioestimulación Vegetal. Diplomado Internacional de Bioestimulación de Cultivos Intensivos. Intagri-FMC. México.
  • Pineda, P. J. 2017. Uso de Aminoácidos y Enzimas para la Bioestimulación de Cultivos. Diplomado Internacional de Bioestimulación de Cultivos Intensivos. Intagri-FMC. México.
  • Pozo, M. 2017. Aminoácidos. Curso Internacional en Bioestimulación de Cultivos. Intagri. México.

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