La resiliencia es la principal estrategia de supervivencia de las plantas. Debido a su naturaleza sésil, no pueden escapar de las condiciones de crecimiento adversas y, por lo tanto, deben recurrir a mecanismos de tolerancia o recuperación para sobrevivir a eventos estresantes. Los períodos prolongados de sequía y olas de calor, así como la degradación del suelo, están aumentando a escala mundial y amenazan los ecosistemas y la producción agrícola. Por consiguiente, desarrollar estrategias para aumentar la resiliencia al estrés en las plantas es más importante que nunca para garantizar la seguridad alimentaria y proteger nuestro medio ambiente. Además del mejoramiento convencional o la modificación genética, que son procesos largos y laboriosos que pueden plantear problemas ambientales y de seguridad, se necesitan soluciones más sostenibles y asequibles para aumentar la tolerancia de las plantas al estrés.
Las plántulas jóvenes son especialmente vulnerables al estrés durante la germinación y la emergencia. Tratar las semillas con agentes químicos o biológicos antes de la siembra para preparar las plantas con anticipación para la exposición futura al estrés puede ser una estrategia eficaz para aumentar su rendimiento y resistencia. La idea de impulsar el crecimiento de las plántulas y fortalecerlas contra el estrés mediante el tratamiento de semillas no es nueva, sino que de hecho ha sido probada por agricultores y jardineros durante miles de años. El naturalista romano Plinio el Viejo (también conocido como Cayo Plinio Segundo) y sus compañeros agricultores experimentaron con remojar las semillas en agua endulzada con miel, estiércol diluido o “el jugo de la planta que crece en las tejas” para mejorar su germinación.Plinio también descubrió que las plantas de repollo serían inmunes a los insectos si las semillas se remojaban en el jugo de la siempreviva antes de la siembra, lo que probablemente lo convierte en el primero en informar sobre una mayor tolerancia al estrés mediante el tratamiento de las semillas.
Este conocimiento ancestral se conservó, pero no se exploró mucho más hasta la década de 1970, cuando aumentó el interés científico en la fisiología de las semillas y se desarrollaron y probaron nuevas técnicas de tratamiento de semillas en diferentes especies de plantas. En su obra fundamental "Germinación de una idea: el pretratamiento de las semillas", el investigador Walter Heydecker, con sede en Nottingham, popularizó el término "pretratamiento" para la Hidratación controlada de las semillas antes de la siembra, seguida de un secado para iniciar la actividad metabólica sin desencadenar la germinación completa.lo que conduce a una mayor velocidad de germinación, uniformidad y vigor de las plántulas. Su trabajo posterior, "¿Revigorización de las semillas?", todavía se planteaba con cautela como una pregunta, pero cinco décadas después, tras investigar los efectos y la fisiología del pretratamiento de semillas, podemos con seguridad reemplazar el signo de interrogación por un punto final.
En una revisión reciente publicada en el Revista de Botánica Experimental, El Dr. Gholamreza Gohari y sus colegas Resumir y analizar los enfoques de preparación de semillas para una agricultura resiliente al clima.Los autores presentan diversas técnicas que utilizan diferentes agentes de pretratamiento químicos o biológicos y sus modos de acción propuestos. Un mecanismo clave que subyace a los efectos positivos del pretratamiento de semillas es la reparación del ADN que puede haberse dañado durante el almacenamiento, lo que conduce a una mejor germinación y emergencia de las plántulas. También se ha descubierto que el pretratamiento activa enzimas antioxidantes, componentes esenciales de la respuesta de tolerancia al estrés, para mitigar la acumulación excesiva de especies reactivas de oxígeno. Otras moléculas protectoras, como las proteínas de choque térmico y los osmolitos, también se sintetizan cada vez más en respuesta al pretratamiento de semillas y pueden proteger y reparar las estructuras celulares bajo estrés. Un nuevo desarrollo prometedor es el uso de nanopartículas de menos de 100 nm como agentes de pretratamiento. Debido a sus propiedades fisicoquímicas especiales, pueden ser aún más eficientes para promover el crecimiento de las plántulas y conferirles resistencia al estrés. Sin embargo, se requerirá más investigación para evaluar sus impactos a largo plazo en las plantas en entornos agrícolas y ecosistemas circundantes antes de que el nanopretratamiento pueda comercializarse.
Un ejemplo exitoso de pretratamiento de semillas para aumentar la tolerancia al estrés en el tomate. fue presentado recientemente por un equipo liderado por el Dr. Luca Giovannini. Los autores probaron los compuestos naturales quitosano y ácido salicílico, una hormona vegetal, como agentes de cebado ya sea solos o combinados con inoculación del suelo con hongos micorrízicos arbuscularesSe expusieron plántulas jóvenes de tomate a estrés hídrico o salino, lo que puede comprometer gravemente su crecimiento, y se analizaron sus respuestas fisiológicas y metabólicas al estrés. Los autores hallaron efectos sinérgicos que hicieron que las plantas pretratadas, en combinación con la inoculación de micorrizas, fueran más tolerantes a ambas condiciones de estrés en comparación con las plantas no tratadas o tratadas únicamente con agentes pretratantes. Entre otras adaptaciones fisiológicas, se observó una mayor regulación positiva de la maquinaria antioxidante y osmoprotectora de las plantas, lo que las preparó mejor para responder a la privación de agua o a la salinidad del suelo, respectivamente. Es importante destacar que la mayor tolerancia al estrés se evaluó varias semanas después de la siembra, lo que subraya los efectos beneficiosos a largo plazo del pretratamiento de semillas.
La ciencia ha avanzado mucho desde el misterioso «jugo de la planta de las tejas» utilizado en la antigua Roma hasta nuestra comprensión actual de los procesos moleculares que subyacen a los efectos positivos del pretratamiento de semillas para preparar a las plantas ante las limitaciones ambientales que puedan encontrar. Sin embargo, para aprovechar todo su potencial, aún necesitamos comprender mejor los efectos del pretratamiento de semillas, especialmente en diferentes contextos. Tanto la revisión de Gohari como el trabajo de Giovannini destacan que los efectos del pretratamiento de semillas pueden variar considerablemente según la especie vegetal, el entorno, los agentes de pretratamiento y los métodos de aplicación. Los trabajos futuros deberán centrarse en los efectos del pretratamiento de semillas en diferentes entornos y bajo tratamientos de estrés combinados que se asemejen a las condiciones naturales de crecimiento, para establecer enfoques eficaces y sostenibles que mitiguen los efectos del estrés en el campo y permitan obtener cultivos más resistentes.
LEE LOS ARTÍCULOS:
Giovannini L, Pagliarani C, Cañizares E, et al.. 2024. La micorrización y el pretratamiento químico de las semillas aumentan la tolerancia al estrés del tomate al modificar las vías metabólicas primarias y de defensa. Diario de botánica experimental 76: 6410, 6433. https://doi.org/10.1093/jxb/erae457
Gohari G, Spanos A, Ioannou A, et al.. 2025. Métodos de preparación de semillas para una agricultura resiliente al cambio climático. Diario de botánica experimental 77: 2013, 2026. https://doi.org/10.1093/jxb/eraf440
Imagen de portada: Plántula de tomate de Jonathan Billinger (Wikimedia Commons).
