Hormonas en las plantas

Escrito por Cindy Zacarías Conejo y José Fernando Covián Nares

Desde la antigüedad, algunas culturas han utilizado extractos de plantas con la finalidad de favorecer el crecimiento de cultivos y la maduración de frutos; aunque cabe hacer notar que, en muchos casos, no se contaba con el conocimiento respecto a que sustancias presentes en el extracto, eran responsables de estos efectos tan benéficos para los agricultores, simplemente se aplicaban siguiendo el consejo de alguien más. 

Con el avance de la ciencia y tecnología se ha logrado determinar que entre las sustancias presentes en extractos vegetales y que resultan benéficas para estimular el crecimiento y desarrollo de los cultivos, se ubican las fitohormonas u hormonas vegetales.

El interés por el estudio de este tipo de sustancias ha sido tal, que hoy día, se ha logrado un progreso significativo en el conocimiento respecto a su origen en el interior de las plantas, así como las vías de comunicación que siguen para provocar los distintos efectos fisiológicos. El impacto logrado hasta el momento con su estudio va desde su aislamiento, caracterización y aplicación a nivel laboratorio, hasta su aplicación y demanda a nivel industrial.

El crecimiento y desarrollo de una planta es un proceso complejo, organizado y coordinado que depende de factores: hereditarios, metabólicos, ambientales y hormonales. Los índices de crecimiento y la diferenciación celular en diversas partes de la planta como hoja, raíz, tallo, etc., se coordinan en respuesta a los factores ambientales (como agua, nutrientes, luz solar y dióxido de carbono) y a la presencia de fitohormonas.

 

¿Qué son las fitohormonas u hormonas vegetales?

Son moléculas sintetizadas por células especializadas de las plantas y no en glándulas como en el caso de los mamíferos, que actúan como reguladores químicos de las mismas, también denominadas fitohormonas. Éstas se originan en lugares específicos de la planta y se desplazan a otros sitios para provocar algún efecto. Son capaces de regular de manera predominante efectos fisiológicos definidos y actúan dependientes de la concentración, aunque generalmente provocan un efecto a muy bajas concentraciones.

Este tipo de hormonas comprende tanto promotores como inhibidores del crecimiento y desarrollo, las cuales pueden actuar de manera coordinada o individual en el sitio de síntesis o en otra parte de la planta, de ahí su nombre de “Reguladores de Crecimiento Vegetal”.

Actualmente, se han agrupado de acuerdo a su función en cinco grupos de fitohormonas: auxinas, citocininas, giberelinas, etileno y ácido abcísico, aunque también existen otras sustancias que pueden clasificarse como fitohormonas como las poliaminas, jasmonatos, ácido salicílico, brasinosteroides, alcamidas, entre otras.

 

¿Qué funciones tienen algunas fitohormonas?

Para mostrarles la función de estas principales hormonas, definiremos algunas de ellas, su principal función, en que parte de las plantas podemos encontrarlas y algo importante, su uso en la agricultura.

 

  • Auxinas. Son las que influyen en la división o crecimiento de raíz, tallo, hoja, fruto; la axina natural más importante en plantas es el ácido indolacético (AIA). El aminoácido triptófano es su principal precursor. Las auxinas se ubican en toda la planta, pero su biosíntesis se lleva a cabo en tejidos jóvenes como los meristemos apicales, puntos de crecimiento de las hojas en los frutos. Algunos aspectos fisiológicos ocasionados por efecto de auxinas son:  Formación de raíces laterales y adventicias, fototropismo (curvatura de la planta y crecimiento hacia la luz), retraso en senescencia de hojas, inhibición de abscisión o caída de hojas o frutos, y del desarrollo de brotes axilares, estimulan el crecimiento y la maduración de frutos y partes de la flor.

La aplicación de auxinas (naturales o sintéticas) en altas concentraciones ha tenido un impacto significativo en la agricultura, dado que presentan un efecto herbicida (control selectivo de malezas, como el ácido 2,4-diclofenoxiacético), frenan el brote de yemas de tubérculos de papas, previenen la caída prematura de frutos y pétalos de flores, favorecen la obtención de frutos sin semillas. No obstante, su uso se ve limitado por el costo.

 

  • Citocininas. Las citocininas son moléculas derivadas de la adenina y su nombre genérico se asignó para aquellas sustancias naturales o sintéticas capaces de estimular la división celular en presencia de auxinas. La zeatina, primera citocinina natural descubierta en 1963, fue aislada del maíz y es unas de las fitohormonas más estudiadas y conocida por sus efectos fisiológicos. Se encuentran principalmente en tejidos que se dividen en forma activa como los meristemos, semillas en germinación, frutos en proceso de maduración y raíces en desarrollo.

Otros efectos fisiológicos son: Estimulan la división celular y el crecimiento de yemas laterales, retrasan la senescencia de las plantas al permitir el desarrollo de cloroplastos y la síntesis de clorofila e inducen la partenocarpia de algunos frutos (obtención de frutos sin semillas por la falta de polinización).

 

  • Giberelinas. Las giberelinas deben su nombre al hongo Giberella fujikuroi del cual fueron aisladas. La más conocida y estudiada es el ácido giberélico (AG3). A pesar de que se han identificado más de 100 distintas giberelinas, son muy pocas las que presentan actividad biológica. Sus principales lugares de síntesis son las hojas jóvenes, raíces y semillas inmaduras. Algunos otros efectos que provocan en la planta son: Estimulan la germinación de semillas, retrasan la maduración de frutos y senescencia de hojas en el caso de cítricos e inducen la floración en plantas de día largo que se cultivan en periódos de dias cortos. La importancia de esta fitohormona, desde el punto de vista económico e industrial, se ha reflejado en la producción de uva al incrementar el tamaño del fruto, en las industrias cervecera al aumentar la producción de malta y en la azucarera al favorecer un aumento en la longitud del tallo de la caña.

¿Cómo se obtienen las fitohormonas y qué limitantes se presentan durante el proceso?

Existen distintas vías para la obtención de fitohormonas en los laboratorios de investigación científica, como a partir de la extracción de plantas, por síntesis química, pero además mediante procesos biotecnológicos. De manera general, los tejidos vegetales contienen cantidades muy pequeñas de fitohormonas necesarias para su metabolismo, por lo que el procedimiento utilizado en algunos laboratorios para su obtención  es mediante una extracción sólido-líquido, macerando ciertas partes de la planta (hojas, tallos, semillas, raíces) con distintos disolventes (agua, etanol, metanol, ácido acético), para su posterior separación empleando distintas técnicas.

Por los niveles bajos de las fitohormonas presentes en las plantas, se considera que no hay un método factible para la producción de fitohormonas a escala comercial, ya que resulta económicamente no rentable; pero, del mismo modo, la síntesis química de la mayoría de estas fitohormonas conlleva a sintetizar distintos compuestos intermediarios con un gran número de reacciones, que muestra el método muy costoso; y, por otro lado, la síntesis biotecnológica implica el uso de microorganismos (bacterias, hongos y levaduras) con capacidad para biosintetizar fitohormonas, este método se ha implementado de manera industrial para su comercialización. 

¿Cómo se aplican?

Las auxinas sintéticas se usan en forma de aerosol o de polvo o bien disueltas en agua. Un ejemplo claro es el uso del ácido giberélico que acelera el proceso de germinación de diversas semillas, éstas se sumergen en agua con cierta concentración de la giberelina por algunas horas o días, dando como resultado un porcentaje más alto de germinación y más homogénea. Su aplicación es muy útil en grandes invernaderos de propagación de plantas.

La aplicación de fitohormonas en los campos de cultivos e invernaderos ha permitido a los agricultores programar las cosechas, mejorar significativamente la calidad de las mismas y aumentar sus rendimientos y, por ende, ser más competitivo en los mercados de interés.

 

Y usted, ¿sabía que las fitohormonas se aplican a ciertos cultivos?

  

Lluna D.R. (2006). Hormonas vegetales: crecimiento y desarrollo de la planta. Revista Horticultura, 196:22-26. https://www.mapa.gob.es/ministerio/pags/biblioteca/revistas/pdf_Hort/Hort_2006_196_2_22_27.pdf

 

Hans K. y Zeevaart J. (1997). The Five “Classical” Plant Hormones. The Plant Cell, 9(1):197-121.

http://www.plantcell.org/content/plantcell/9/7/1197.full.pdf

 

Jordan M. y Casaretto J. (2006). Hormonas y reguladores del crecimiento: Auxinas, Giberelinas y Citocininas. Fisiología Vegetal. Ediciones Universidad de la Serena. Chile.

 

Cindy Zacarías Conejo, Estudiante de Ingeniería Bioquímica. Instituto Tecnológico de Morelia. Tecnológico Nacional de México Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo..

D.C. José Fernando Covián Nares, Profesor adscrito al Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica. Instituto Tecnológico de Morelia. Tecnológico Nacional de México.

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