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Potasio y postcosecha: implicación del K en el estrés por bajas temperaturas

por Redacción

Margarita Leyva Cárdenas

El tomate (Solanum lycopersicum L.) es una planta hortícola anual con una gran distribución mundial y un valor económico elevado, que gracias a su gran contenido en compuestos antioxidantes presenta una serie de efectos beneficiosos para la salud a través de su consumo. Introducido desde América del Sur a principios del siglo XVIII, el tomate (tanto fresco como procesado) es un componente esencial en la dieta mediterránea tradicional, una dieta comúnmente conocida por ser beneficiosa para la salud, especialmente en relación con el desarrollo de enfermedades degenerativas crónicas. Muchos estudios epidemiológicos han relacionado al efecto beneficioso del consumo de tomate con la prevención de algunas de las principales enfermedades crónicas, como son algunos tipos de cáncer y enfermedades cardiovasculares. Los beneficios protectores de los compuestos antioxidantes son, en parte, debidos a su capacidad de detoxificar los radicales libres y, por tanto, prevenir los cambios oxidativos anormales producidos en el cuerpo humano. Así, los tomates son beneficiosos para la salud humana gracias a su elevado contenido de fitonutrientes como licopeno, β-caroteno, compuestos fenólicos, ácido ascórbico y otros nutrientes esenciales.

Desde la década de 1960, la población mundial se ha duplicado y esta tendencia se mantendrá en las próximas décadas. Para satisfacer las demandas de alimentos y energía de futuras generaciones se requiere un aumento masivo en la producción de cultivos, al mismo tiempo que se trata de preservar los recursos ecológicos y energéticos de nuestro planeta. Además, los recientes modelos climáticos predicen que la incidencia y la duración de los periodos de estrés por sequía y elevadas temperaturas están aumentando en muchas regiones, lo que afecta negativamente a los cultivos mayoritarios, y podría poner en riesgo nuestra seguridad alimentaria. Por lo tanto, el principal reto al que se enfrenta la agricultura actual es desarrollar estrategias para mejorar el rendimiento de los cultivos basándose en sistemas más eficientes en cuanto al uso de recursos bajo condiciones de estrés bióticos y abióticos.

En este contexto, entre los muchos nutrientes de las plantas, el potasio (K) juega un papel especialmente relevante en un gran número de procesos fisiológicos vitales relativos al crecimiento, la rentabilidad, la calidad, y la resistencia al estrés de todo cultivo. El K constituye alrededor del 2.1 a 2.3 % de la corteza terrestre y por lo tanto es el séptimo u octavo elemento más abundante. Aunque las reservas de K en el suelo son generalmente suficientes, las grandes zonas agrícolas del mundo son deficientes en cuanto a disponibilidad de K se refiere, destacando las tres cuartas partes de los suelos destinados a arrozales de China, y 2/3 de la zona destinada a cultivo de trigo del Sur de Australia. De manera adicional, en los sistemas de producción agrícola intensiva el K se ha convertido en un elemento limitante, particularmente en los suelos orgánicos o de textura gruesa. En  muchos casos, un  bajo aporte de K en el contexto de una fertilización desequilibrada puede resultar en un agotamiento significativo de las reservas de K disponibles en el suelo, y como consecuencia, en una disminución de la fertilidad de éste. En contraste con el N y fósforo (P), los fertilizantes de K se aplican a un ritmo mucho menor, y menos del 50 % del K retirado del suelo por los cultivos es repuesto.

Junto con aniones acompañantes (NO3, Cl, malato ), el K vacuolar determina en gran medida el potencial osmótico celular. En la literatura agronómica, cultivos con alta concentración en K a menudo han sido denominados “consumo de lujo”, sin embargo, una elevada acumulación de K por los cultivos en condiciones de cultivo óptimas, puede ser considerada como una “estrategia aseguradora” que permite a las plantas afrontar mejor posibles situaciones de estrés ambiental súbito. En la  agricultura intensiva, la aplicación de fertilizantes es completamente necesaria para garantizar y mantener un suministro adecuado de la disponibilidad de los diferentes cultivos. Desde 1980 ha habido un aumento del 25% en el uso de fertilizantes K.

El K es uno de los macronutrientes más abundantes en los tejidos vegetales y su papel es esencial en numerosos procesos bioquímicos y fisiológicos fundamentales para el crecimiento, el rendimiento, la calidad, y tolerancia al estrés.

Al igual que el estrés por sequía, el estrés por frío también es responsable de daños fotooxidativos en los cloroplastos debido a las alteraciones en el metabolismo fotosintético. Generalmente, el estrés por bajas temperaturas afecta a la fluidez de los lípidos de membrana y por lo tanto altera su estructura. Los aumentos en la actividad de las enzimas encargadas de detoxificar H2O2 y O2 en plantas tras la exposición a temperaturas de refrigeración o congelación indican la participación de ROS en el daño celular inducido por frío. La cadena de transporte de electrones fotosintética, la conductancia estomática, la actividad RUBISCO, y la fijación de CO2 son los principales procesos fisiológicos afectados por el estrés debido a bajas temperatura en plantas. Estos procesos son también  afectados  negativamente  por  deficiencia  de  K.  Por  lo  tanto, bajo deficiencia de K, el daño por frío y el daño fotooxidativo inducido por frío puede exacerbarse causando descensos en el crecimiento y rendimiento de los cultivos. Parece que un suplemento de K en cantidades relativamente elevadas puede proporcionar protección contra el daño oxidativo causado por el frío o las heladas. De acuerdo con esta sugerencia, se ha demostrado que disminuciones en el rendimiento y el aumento de daño en hojas inducido por las heladas en las plantas de patata en condiciones de campo pueden ser aliviados por un incremento en la aplicación de fertilizantes potásicos. La mejora de la tolerancia al estrés por bajas temperaturas mediante el aumento de la dosis de K también ha sido observado en plantas de tomate, pimiento, berenjena y plántulas que crecen en el exterior, con temperaturas entre 4° C y 16° C. Dependiendo de la fuente de fertilizantes K, el suministro de K aumentó el rendimiento total de la planta 2,4 veces, 1,9 veces y 1,7 veces en el tomate, pimiento y berenjena respectivamente.

La importancia del K en el estrés por frío en frutos no ha sido todavía analizada exhaustivamente, pero considerando que el K es uno de los elementos con mayor influencia sobre la concentración de muchos fitonutrientes en frutos que contienen compuestos antioxidantes como el licopeno, β-caroteno y vitamina C, es de suponer que frutos de tomate que en el momento de la cosecha presentan una concentración óptima de K y de estos compuestos con propiedades antioxidantes, pueden mostrar una mejor respuesta al estrés al que se ven sometidos durante el almacenamiento en frío durante la postcosecha, minimizando de ésta forma la pérdida de calidad.

En la mayoría de los cultivos anuales, la práctica general es aplicar fertilizantes K antes de la siembra. Por lo general, una aplicación es suficiente, ya que el K se adsorbe a los minerales de arcilla y sustancias húmicas y no lixivia. Sin embargo, en suelos de textura ligera que tienen una capacidad muy limitada para retener K debido a procesos de lixiviación, puede ser más eficiente hacer dos o tres aplicaciones, ya que estos suelos presentan baja disponibilidad de K para la absorción por parte de la planta. Esta práctica también se puede aplicar en suelos que tienden a fijar K con el fin de aumentar la absorción de K por los cultivos antes de que el elemento se fije al suelo.

En general, la exportación implica el almacenamiento de los frutos en cámaras frías. Aunque el almacenamiento en frío es un método ampliamente utilizado para prolongar la vida útil de los  frutos climatéricos, puede afectar su  calidad  nutricional  provocando daño por frío. Este  tipo de estrés se produce durante el almacenamiento  por debajo de 10° C en las frutas carnosas, y al que el tomate es particularmente sensible. El tomate es un fruto climatérico y por lo tanto perecedero, por lo que requiere el uso de tecnologías de conservación que retrasen el proceso de maduración que se produce después de la cosecha y de ese modo mantener su calidad y extender la vida útil del fruto. Los frutos de tomate se almacenan en frío (10-15° C) para extender su vida útil. Por cada 10° C de aumento en la temperatura de almacenamiento por encima de la temperatura óptima, la tasa de deterioro de frutas aumenta de dos a tres veces. Esto sugiere que las temperaturas bajas son mejores para el almacenamiento a  largo plazo, sin embargo  por debajo de  12.5° C el fruto de tomate puede ser destruido por daño por frío. Para complicar más las cosas, el desarrollo “normal” de azúcares (y volátiles) en los frutos cosechados es inhibido por el frío. En frutos maduros almacenados a 6° C durante 15 días acumularon ~25 % menos de glucosa en comparación con frutos almacenados a 20° C.

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