Macrófitas Acuáticas: Acción sinérgica de biomoléculas como BIOHERBICIDAS en ecosistemas agrícolas previamente inundados
Imagen 1. Portada del post. Autor: @lupafilotaxia.
¡Estimados amigos e integrantes! de las comunidades de #steemstem y #stem-espanol, continuando con la temática de publicación de la #SerieTemática: Macrófitas Acuáticas, en el presente manuscrito, compartiré con ustedes, aspectos sobre la acción sinérgica de biomoléculas de Eichhornia crassipes, y su efecto BIOHERBICIDA en ecosistemas agrícolas previamente inundados.
Introducción
En la actividad agropecuaria, los productos de origen sintético cuyos ingredientes activos actúan como, bactericidas, insecticidas, herbicidas entre otros, se utilizan como agroquímicos, en la búsqueda de controlar la aparición de; enfermedades patogénicas, plagas, especies arvenses altamente competitivas, y otras patologías que complican la producción en los cultivos, sin embargo, la aplicación de estos insumos químicos, genera efectos nocivos en los ecosistemas agrícolas, además comprometen la salud humana, esto debido, a su constitución no biodegradable y tóxica.
Ahora bien, se conoce que las especies vegetales, son capaces de sintetizar biomoléculas, que igualan y en algunos casos superan el efecto de los agroquímicos, de allí el interés de la comunidad científica con enfoques sustentables, en desarrollar investigaciones, con el objeto de evaluar el potencial aleloquímico de las plantas en los diferentes ecosistemas naturales y artificiales, para determinar la acción de estas biomoléculas como; biobactericidas, bioinsecticidas y bioherbicidas en los ecosistemas agrícolas [1].
Por lo anteriormente descrito, el objetivo del post, consiste en conocer la acción sinérgica de las biomoléculas de la Macrófita Acuática Eichhornia crassipes, y su efecto como bioherbicidas en el cultivo de plátano Musa sp. cv. Híbrido 'Fhia-21'.
Bases teóricas
Biomoléculas
En primer lugar, es necesario conocer que las biomoléculas, son las moléculas responsables de los procesos biológicos que ocurren en los organismos vivos, en este caso, las reacciones metabólicas que se dan en las especies vegetales.
Ahora bien, una biomolécula orgánica vegetal, se compone básicamente de cuatro elementos químicos, a saber:
- Carbono
- Hidrógeno
- Oxígeno
- Nitrógeno
Estos cuatros elementos, participan en todas las reacciones metabólicas a nivel celular, y son los constituyentes esenciales de los metabolitos primarios, como los; hidratos de carbono, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos, necesarios para la supervivencia, crecimiento, desarrollo y reproducción de los organismos vegetales.
Así mismo, es necesario indicar, que existen otras biomoléculas, cuya participación intra e interespecífica, les permite funcionar en los mecanismos de defensa en las especies vegetales, actuando como, agentes alelopáticos naturales con propiedades bactericidas, insecticidas y herbicidas, a estas biomoléculas se les llama metabolitos secundarios, y de estos podemos mencionar a los; terpenoides, fenoles y alcaloides [6].
Acción sinérgica
Nos referimos a la acción sinérgica, al conjunto de interacciones que actúan para realizar una función específica, en este apartado, la acción aleloquímica de las biomoléculas presentes en la Macrófita Acuática Eichhornia crassipes [7], y su efecto como sustancia bioherbicida y fitotóxica, en plantas arvenses que compiten por espacio, agua y luz en el cultivo de plátano.
Producción de Biomoléculas
Inundación
Con la finalidad, de obtener suficientes desechos orgánicos, que aporten metabolitos secundarios tipo bioherbicidas, a partir de la biomasa seca de la Macrófita Acuática Eichhornia crassipes, se aprovechó la inundación de 10 hectáreas (ha) con agua proveniente del río Chama (Sur del Lago de Maracaibo) altamente contaminado de E. crassipes, que permitió, la entrada de altos volúmenes de biomasa fresca de Bora.
Imagen 2. Inundación del área destinada a la siembra de 1.200 hijuelos de plátano Musa sp. cv. Híbrido 'Fhia-21'. Autor: @lupafilotaxia.
Secado
Del total del área inundada, se optó por utilizar la zona topográfica alta, destinando 5 ha, para la siembra de 1.200 hijuelos/ha y estableciendo para este acometido, canales de drenajes y utilizando motobombas agrícolas para retirar el excedente de agua, la extensión de tierra con camas visibles de biomasa de Bora, se sometió al secado natural durante 2 semanas, trascurrido este tiempo se realizó el proceso de siembra de los hijuelos de plátano Musa sp. cv. Híbrido 'Fhia-21'.
Extracción de biomoléculas
Se colectaron muestras de biomasa seca de E. crassipes dispuestas en forma de cama en las 5 ha, para efectos del ensayo, sólo se consideraron las estructuras organográficas foliares y tallos, el material se trasladó al laboratorio de Análisis Químico de la UNESUR, dónde se procedió a moler hasta obtener partículas de 1,0 mm., del polvo obtenido se preparó el extracto según la técnica del Cyted [3].
Imagen 3. Pesaje del polvo obtenido, al moler hojas y tallos de biomasa seca de E. crassipes . Autor: @lupafilotaxia.
Identificación de biomoléculas
Para la identificación de las biomoléculas, presentes en el extracto obtenido de la biomasa seca de E. crassipes, se emplearon métodos de cromatografía en capa delgada y espectrofotometría (Espectrofotometría UV-VIS 4802. Modelo: UNICO del laboratorio de Análisis Químico de la UNESUR), la reacción de los metabolitos se efectuó mediante el método colorimétrico.
Imagen 4. Adición del polvo de hojas y tallos de biomasa seca de E. crassipes, en frascos de Erlenmeyer, para la formación del extracto acuoso. Autor: @lupafilotaxia.
Evaluación bioherbicida
Para conocer la actividad bioherbicida de las biomoléculas de E. crassipes, se desarrolló un experimento constituido de tres tratamientos, descritos de la siguiente manera: testigo (control químico de arvenses a base de glifosato y nicosulfuron); sin control (suelo con presencia de arvenses), y por último se incluyó la cama de biomasa seca E. crassipes, como tratamiento bioherbicida, en cada tratamiento se evaluó la cobertura del suelo por arvenses cada 30 días, y para conocer el daño de estas sobre el cultivo de Musa sp. cv. Híbrido 'Fhia-21', se evaluó el comportamiento morfo-fenológico en los hijuelos plátano durante 3 meses, que es el lapso crítico de crecimiento y desarrollo.
La medición de la variable cobertura del suelo por arvenses, se realizó de manera visual, para ello se utilizó una escala de 0 a 6:
Tabla 1. Escala del 0 -6, para conocer la cobertura del suelo por arvenses. Autor: @lupafilotaxia.
Efecto de las Biomoléculas encontradas
Ausencia y presencia de biomoléculas
El extracto obtenido de la biomasa seca de E. crassipes, permitió la identificación de metabolitos secundarios, presentes u ausentes en las estructuras organográficas foliares y tallos, tal como se muestra en la siguiente tabla:
Tabla 2. Ausencia (-) y presencia (+) de biomoléculas en extracto de biomasa seca de E. crassipes. Autor: @lupafilotaxia.
Cobertura del suelo por arvenses
Los resultados, arrojaron diferencias, entre los tratamientos considerados, la cual se mantuvo al 3er mes alrededor del 10 % para la cama de biomasa seca de E. crassipes y del 75% en el tratamiento sin control de arvenses; sin embargo, para el control químico se evidenció el 0% de presencias de arvenses, estos datos se visualizan en la siguiente tabla:
Tabla 3. Valor de cobertura porcentual del suelo por presencia de arvenses en el cultivo de Musa sp. cv. Híbrido 'Fhia-21', a los 3 meses. Autor: @lupafilotaxia.
Imagen 5. Cama de biomasa seca de E. crassipes. Autor: @lupafilotaxia.
Respuesta morfo-fenológica de los hijuelos plátano
A diferencias de los hijuelos sin control de arvenses, con afectación morfo-fenológica, en los tratamientos de control químico y en el de cama de biomasa seca de E. crassipes, no se encontraron daños visibles en el crecimiento y desarrollo en los hijuelos de plátano, por lo que, el ensayo demuestra, el efecto de toxicidad de carácter bioherbicida, de las biomoléculas encontradas en esta macrófita acuática, al observarse un control en el crecimiento exponencial de las arvenses tanto monocotiledóneas y dicotiledóneas que compiten con el cultivo.
Tabla 4. Comportamiento morfo-fenológico de los hijuelos plátano Musa sp. cv. Híbrido 'Fhia-21'. Avebriatura: C.Q (Control químico), S.C (Sin control), C.B.E (Cama de biomasa seca de E. crassipes). Autor: @lupafilotaxia.
Imagen 6. Crecimiento y desarrollo de hijuelos plátano Musa sp. cv. Híbrido 'Fhia-21' a los 3 meses de edad sometidos al control de biomoléculas presentes en la biomasa seca de E. crassipes. Autor: @lupafilotaxia.
Imagen 7. Crecimiento y desarrollo de hijuelos plátano Musa sp. cv. Híbrido 'Fhia-21' a los 3 meses de edad sin control de arvenses. Autor: @lupafilotaxia.
Discusión:
Lo resultados reflejan la presencia de alcaloides, flavonoides y terpenos biomoléculas, que han sido reportadas por su actividad aleloquímica, al actuar de manera similar a los herbicidas. Es por ello, que su comportamiento en los lixiviados generados en la descomposición de E. crassipes, sugiere algún efecto adverso en el crecimiento de las plantas arvenses y sus estructuras foliares, al disminuir en 10% la presencia de estas especies en el tratamiento T3 (Cama de biomasa seca de Bora) en contrastes al T2 (Sin control de arvenses) dónde la cobertura estuvo por el orden del 75%.
La respuesta morfo-fenológica de los hijuelos plátano, es una interpretación agronómica que permitió, estimar el efecto fitotóxico en plantas arvenses, de las biomoléculas encontradas en la biomas seca de Bora, aun cuando, las mejores respuestas de crecimiento y desarrollo se observaron en los hijuelos sometidos al control químico de arvenses a base de glifosato y nicosulfuron (T1), los resultados en T3 (Cama de biomasa seca de Bora) son de gran valor para el ensayo, teniendo en cuenta que los valores obtenidos no mostraron alteraciones importantes.
APORTES CIENTÍFICOS DE ESTA PUBLICACIÓN:
- Las biomoléculas encontradas (alcaloides, flavonoides y terpenos), en la biomasa seca de E. crassipes, presentan acción sinérgica, indicando la posible actividad en lixiviados generados de los desechos orgánicos de esta macrófita acuática, infiriendo de ellos su acción fitotóxica y bioherbicida en especies arvenses.
- El efecto aleloquímico contra especies arvenses, que presentan las biomoléculas de E. crassipes, favorece el crecimiento y desarrollo de los hijuelos de plátano Musa sp. cv. Híbrido 'Fhia-21', pudiéndose incorporar esta práctica, dentro de los programas de manejo agronómico en este cultivo.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS CONSULTADAS Y CITADAS:
[1] Anaya L. Ecología Química. Ed. Plaza y Valdez, México. 2003. 349 p.
[2] Chand L., Moolchand M., Singh R.P. Phytochemical study of Eichhornia crassipes in Sri Ganganagar District of Rajasthan, India. J Pharm Phytochem. 2014; 3:176-7.
[3] Cyted. Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo. Proyecto X-I. Búsqueda de principios bioactivos de plantas de la región. Manual de técnicas de investigación. Santa Fe de Bogotá. 1995; 220 p.
[4] Dubois M. et al.Colorimetric method for determination of sugar and related substances. Analytic Chem. 1956; 28:350-6.
[5] García A, Sosa L. Caracterización agronómica del híbrido de plátano FHIA-21 (Musa AAAB) resistente a sigatoka negra (Mycosphaerella fijiensis M.) en el Municipio Baralt, Venezuela. Rev. Fac. Agron. (LUZ). 2001; 18: 117-123.
[6] Harborne J.B.Phytochemical methods a guide to modern techniques of plant analysis. 2nd.ed. London: Chapman & Hall, 2005.
[7] Lata N.Preliminary phytochemical screening of Eichhornia crassipes: the world’s worst aquatic weed. Journal of Pharmacy Research. 2010; 3(6):1240-1242.
[8] Pellitier SW. Alkaloids: Chemical and Biological perspectives. Vol. 1. John Wiley & Sons, 1983.
[9] Rizvi SJ, Rizvi V. Allelopathy. Basic and applied aspects. Springer Science & Business Media, 2012.
[10] Roig JT. Plantas medicinales, aromáticas o venenosas de Cuba. Segunda Edición. La Habana: Editorial Científico-Técnica. 2012; 135-6.
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Excelente post alternativo a la temática de las Macrófitas Acuáticas, siempre educándonos sobre materia agropecuaria, muy importante para la alimentación de nuestros pueblos caribeños. Sigue con el buen trabajo, saludos @lupafilotaxia.
Gracias @carlos84 por visitar el blog y por comentar. Saludos
Gracias por traernos tan buen material y ademas muy bien estructurados ;) saludos y un fuerte abrazo
Saludos estimada @yailinbel, gracias por tu comentario positivo.
Saludos amigo @amestyj, gracias por tu valoración positiva y constante apoyo en cada uno de los artículos publicados, de los aspectos tecnológicos socializados en la serie temática sobre Macrófitas Acuáticas, en efecto el uso de estás especies vegetales a partir del manejo sustentable surge como alternativa agroecológica, con el objeto de poder proporcionar nuevas opciones, frente a la agricultura convencional reinante en el Sur del Lago, zona agrícola por excelencia, pero que actualmente se ve afectada por la falta de insumos, lo que conlleva a la disminución de la producción y con ello el desabastecimiento de alimentos, de allí la razón principal de enfocar trabajos de índole tecnológico a nivel de campo con las macrófitas acuáticas, buscando presentar bioproductos que cumplan los requerimientos mínimos y puedan incorporarse en el manejo agronómico de los cultivos. Sigamos creciendo.
Saludos @lupafilotaxia, encantada con tus aportes basados en las macrófitas acuáticas, por lo visto, estas han probado ser muy útiles y lo más importante es que disponemos de ellas para aprovechar sus bondades. Gracias por mostrarnos esto; he aprendido mucho siguiendo las publicaciones.
Gracias estimada Dra. Elvigia Adams, por sus alentadoras y gratificantes palabras detrás de cada una de sus líneas, de eso se trata de socializar, este tipo de tecnologías, poco proyectadas en el país, por un lado, por el limitado apoyo a estos proyectos, además por lo cuesta arriba que se nos convierte poder publicar mediante las revistas científicas nacionales, que valoren estos resultados. Saludos, sigamos creciendo.
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Que grande y diverso es el mundo que muchos de nosotros ignoramos, en cada una de sus publicaciones he aprendido del gran potencial de sinergia que producen las macrofitas acuáticas, mil éxitos por tu excelente aporte y trabajo.....
Agradecido por tu comentario amigo @felixrodriguez, tus deseos de éxitos, son bien recibidos, pues además de valorar el artículo, es un estimulo a continuar socializando información tecnológica sobre el uso potencial de las Macrófitas Acuáticas. Saludos, sigamos creciendo
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STOPConfirmado, estimado @lupafilotaxia ...tus publicaciones se han convertido en un referente importante para el estudio de las macrófitas acuáticas, tanto desde la perspectiva teórica como empírica. Agradezco que lo hayas puesto a disposición nuestra para incorporarlo como fuente de consulta en las diversas actividades de la didáctica de las ciencias. Felicitaciones