¿Alguna vez ha tenido algunas plantas de la casa que se vuelven más amarillas y comienzan a verse tristes?
Si bien el amarillamiento de las hojas puede deberse a muchos problemas, uno de ellos podría ser la deficiencia de nutrientes. Algunos de los fertilizantes más comunes contienen nitrógeno, fósforo y potasio (NPK), pero hay muchos otros elementos esenciales y no esenciales que necesitan las plantas.
Un elemento mineral esencial es manganeso (Mn) que es importante para la fotosíntesis y la respiración. Sin embargo, en cantidades extremas, el manganeso puede causar fitotoxicidad, especialmente en suelos ácidos o mientras la planta está anegada (es decir, las raíces están en agua estancada). Otro elemento metaloide no esencial es silicio (Si), cual es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre y es importante para el crecimiento y desarrollo de las plantas.
En las décadas anteriores, el papel de la adición de Si para tolerar el estrés ambiental ha ganado mucho interés, ya que puede conducir al engrosamiento de la pared celular de la planta. Se puede probar si el Si puede ayudar a algunos cultivos a resistir la toxicidad del Mn en experimentos de invernadero utilizando diferentes dosis de los elementos y observando cómo crecen las plantas. Si bien estas observaciones conducen a conclusiones tal vez demasiado optimistas, una nueva técnica de uso de microfluorescencia de rayos X (µ-XRF) permite a los científicos visualizar dónde y cuánto de estos elementos son absorbidos por la planta.
van der Ent y colegas (2020) en el Universidad de Queensland utilizó un µ-XRF basado en sincrotrón (es decir, la radiación electromagnética emitida cuando las partículas cargadas se aceleran radialmente) para visualizar la distribución de Si en plantas de soja y girasol que experimentan toxicidad de Mn. Tú puedes ver Dr. Antony van der Ent hablando de su investigación sobre la hiperacumulación por parte de las plantas para evitar la toxicidad en Jardinería Australia.
En una breve entrevista, el Dr. van der Ent explicó: “Nuestro grupo ha estado trabajando en plantas hiperacumuladoras durante unos 10 años, concentrándose principalmente en plantas de regiones tropicales de Asia-Pacífico. Hasta ahora, hemos centrado nuestros esfuerzos principalmente en plantas hiperacumuladoras de níquel, cobalto y manganeso, pero también trabajamos en la absorción y toxicidad de micronutrientes en plantas de cultivo, como la soja y el girasol”.
En el estudio actual, los autores observaron menos tejido vegetal muerto cuando se agregó Si y, a menudo, el Si se ubicaba junto con el Mn, pero en respuesta, el Mn se acumuló en otras áreas de la planta, lo que aún causaba fitotoxicidad. Estos hallazgos desacreditan muchas ideas previas sobre si la adición de Si ayuda a los cultivos a resistir la toxicidad del Mn.
“Este estudio fue técnicamente desafiante, debido a las dificultades para realizar el análisis microXRF y evitar/minimizar los artefactos de la muestra”, explica el Dr. van der Ent. El avance en sus métodos es visualizar elementos con números atómicos pequeños en tejidos vegetales vivos e hidratados. Esto solo se podía hacer previamente usando tejidos secos, lo que posiblemente no sea particularmente representativo de una planta en crecimiento. Algunos de los autores escribieron previamente una reseña (Koppitke et al., 2018) sobre el uso de µ-XRF basado en sincrotrón para visualizar elementos en plantas en el Fisiología de las plantas diario. Sus métodos ahora ayudarán a otros científicos a visualizar el proceso de absorción de nutrientes con gran detalle en el futuro.
El autor principal está entusiasmado con sus resultados, ya que "esta investigación ha demostrado que es posible medir (y mapear la distribución de) elementos muy ligeros, como el silicio, en órganos de plantas completamente hidratados (vivos), en este caso, soja y hojas de girasol Planeamos aplicar estos métodos a otros elementos y otras especies de plantas y mejorar la metodología para los estudios de resolución temporal” y agregó: “Esperamos que este trabajo inspire a más científicos de plantas a usar la fluorescencia de micro-rayos X (XRF) basada en laboratorio. ) cartografía elemental en sus investigaciones”.
Esta investigación es un gran ejemplo de por qué la investigación fundamental y mirar más allá del oscurecimiento de las venas y los pelos de las hojas es crucial para informar a los agricultores sobre cómo cuidar sus cultivos.
LEA EL ARTÍCULO:
van der Ent, A., Casey, L., Blamey, F. y Kopittke, P. (2020) La microfluorescencia de rayos X de laboratorio resuelta en el tiempo revela la distribución de silicio en relación con la toxicidad del manganeso en la soja y el girasol. Annals of Botany, 126(2), págs. 331-341. Disponible en: https://doi.org/10.1093/aob/mcaa081.
