¿Qué nutrientes consideras que son importantes para una planta? ¿Qué necesitan las plantas para tener éxito, para crecer, hacer la fotosíntesis, desarrollarse y defenderse eficazmente contra plagas y enfermedades? La mayoría de las personas, ya sea que estudien plantas o no, podrían mencionar al menos algunos de estos: nitrógeno, fósforo. . . quizás potasio. Probablemente muy pocos, si es que hay alguno, incluirían silicio.

Se sabe desde hace muchos años que la aplicación de silicio puede beneficiar el crecimiento de las plantas. Hay una larga literatura asociada con el silicio en la agricultura. Los chinos utilizan más de 30 millones de toneladas de fertilizante de silicio al año. Sin embargo, solo en las últimas décadas se ha desarrollado significativamente nuestro conocimiento de los efectos y funciones del silicio en las plantas.

El silicio es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre, después del oxígeno. Sin embargo, la mayor parte del silicio en el suelo no se encuentra en forma soluble y, por lo tanto, no está disponible para las plantas. Las plantas toman silicio a través de sus raíces laterales en forma de ácido monosilícico. Luego se transporta por la planta y, cuando alcanza ciertas concentraciones, se polimeriza de forma natural para formar sílice sólida (SiO2), que se deposita en el tejido de la planta. Esta acumulación de sílice confiere numerosos beneficios potenciales a la planta, en gran parte a través de mecanismos mecánicos o físicos. Proporciona refuerzo estructural, aumenta la rigidez, aumenta la dureza y actúa como una barrera física contra algunos patógenos. Esto también reduce la digestibilidad del material vegetal para los herbívoros y puede desgastar las piezas bucales que se alimentan de los insectos (Massey y Hartley 2009). Por lo tanto, el silicio puede ser un impulsor clave de las interacciones ecológicas de las plantas.

Ahora hay numerosos estudios que demuestran cómo el silicio aumenta la resistencia de las plantas a las enfermedades y la herbivoría, pero también contra el estrés abiótico como el calor, la sequía y la salinidad (Frew y cols. 2018). La gran mayoría de estos estudios se centran en un cultivo y, a menudo, en una sola especie, que normalmente se encuentra dentro de la familia Poacea (gramínea). Las especies dentro de esta familia son, en términos generales, plantas con alta acumulación de silicio, que transportan activamente silicio dentro y alrededor de sus tejidos. Sin embargo, hay un creciente cuerpo de literatura que demuestra los efectos beneficiosos del silicio en especies que no son grandes acumuladores. De hecho, el silicio no solo beneficia a las plantas a través de la deposición de sílice, sino que también se ha demostrado que mejora las defensas bioquímicas inducidas y constitutivas de las plantas, aumenta la eficiencia fotosintética y regula al alza el metabolismo antioxidante.

Estos datos sugieren fuertemente que el silicio hace más que simplemente aumentar la fuerza y ​​dureza física de la planta. Más bien, el silicio puede desempeñar un papel en el metabolismo primario, el crecimiento y el desarrollo de las plantas.Frew y cols. 2018). Actualmente, el silicio se considera no esencial para el crecimiento de las plantas, pero se considera un nutriente beneficioso. Sin embargo, muestra efectos extraordinarios en las plantas (algunas de las mencionadas anteriormente), incomparables con cualquier otro nutriente no esencial. También hay evidencia creciente que sugiere que el silicio puede ser un sustituto del carbono en las plantas, para algunas funciones de las plantas (Cooke y Leishman 2012). De hecho, se han demostrado posibles compensaciones dentro de las plantas entre el silicio y otras defensas. (Frew et al.2016; Johnson y Hartley 2017).

A medida que se desarrolla nuestro conocimiento del silicio, se hace evidente que existen lagunas en nuestra comprensión del papel del silicio en la biología de las plantas. A pesar del creciente cuerpo de literatura sobre los múltiples efectos del silicio, ha habido poca investigación hasta la fecha sobre los mecanismos subyacentes por los cuales el silicio actúa para mejorar el crecimiento de las plantas y la resistencia al estrés.

Los impactos beneficiosos del silicio tienen un gran potencial para ser explotado en la producción de plantas. La agricultura mundial está bajo una presión cada vez mayor para satisfacer las demandas de alimentos de una población en aumento. Esto debe hacerse de manera sostenible, al mismo tiempo que se mantienen las ganancias. Los pesticidas y fertilizantes disponibles actualmente son ecológicamente insostenibles, son caros y están sujetos a restricciones cada vez mayores (la UE acordó recientemente prohibir el uso de neonicotinoides, los insecticidas más utilizados en el mundo). Mejorar nuestra comprensión de la biología y la ecología del silicio en las plantas podría conducir a avances significativos en nuestra capacidad para enfrentar el desafío de la producción de alimentos ecológica y económicamente sostenible.