El Silicio contra plagas y enfermedades: Insectos fitófagos frente al silicio en agricultura.

Los cultivos hortícolas en el sudeste español constituyen una notable fuente de ingresos para la sociedad que aquí vive (Valera et al., 2014).

Uno de los elementos más abundantes en la tierra, como es el silicio, resulta de gran utilidad para proteger las plantas contra una serie de patógenos con diversos estilos de vida y modos de infección (Currie y Perry, 2007; Epstein, 2009).

A la hora de paliar el impacto negativo del estrés biótico de los cultivos, incluyendo el herbívoro que provocan los insectos, los elementos del medio ambiente que favorecen la acumulación de silicio (Si) en la planta resultan imprescindibles (Figura 1). A pesar de la existencia de un acuerdo general sobre la capacidad de las plantas enriquecidas con silicio para resistir mejor la alimentación de los insectos, investigaciones actuales explican que el silicio además establece formas de defensa bioquímica en varias especies de cultivos.

Figura 1. Plaga de oruga en cultivo en campo abierto, la aplicación de Si hubiera provocado una mayor inapetencia de los insectos. Autor: Cristian Ordenes.

[ampliar imagen]

Desde antiguo (Sonneveld y Straver, 1994) y en la actualidad (Sonneveld y Voogt, 2009), el silicio es considerado en la disolución nutritiva para defensa de la planta, especialmente en cultivos hortícolas y ornamentales. El silicio es una materia activa admitida en las normativas de la agricultura ecológica u orgánica en Europa y América (DOUE, 2008).

Actualmente, el Si permite varias formas de actuación contra plagas:

• Provocar un impacto en las partes bucales de los insectos fitófagos: cuando el silicio se acumula como sílice dentro de las células epidérmicas, se produce un aumento de la dureza en los tejidos vegetales del cultivo, derivando en una disminución de la ingesta de plantas.

• La acumulación foliar del silicio, es el principal recurso de las plantas contra los insectos (Reynolds et al., 2009). El silicio puede provocar un cambio en el comportamiento de los mismos, al reducir la digestibilidad de las hojas, se producirá una inapetencia por parte de insectos herbívoros.

El mecanismo de defensa que se activa en las plantas debido a la presencia del silicio, se puede explicar de la siguiente manera: gracias a la absorción de silicio por parte de la planta a través del fertirriego, se activa una respuesta bioquímica, cuando hay suficiente concentración de silicio en el cultivo.

El ácido ortosilícico es tomado por las raíces de la planta y polimerizado constantemente en la silicona insoluble en las paredes celulares, los espacios intercelulares y una capa subcuticular fuera de la célula en las hojas (MA et al., 2011).

De esta forma, se induce a la expresión de genes que codifican a las enzimas defensivas de la planta (Kurabachew et al., 2014), como son la fenilalanina amoníaco liasa, lipoxigenasa y polifenol oxidasa. Esto deriva en el incremento de los niveles de compuestos defensivos, tales como fenólicos o fitoalexinas.

Insectos fitófagos frente al silicio en agricultura.

Las plantas son organismos sésiles que se encuentran constantemente sometidos a ataques por distintas especies de plagas, incluida en ellas los insectos (Figura 2). Tras un proceso a lo largo de 350 millones de años de coevolución, los cultivos han ido desarrollando dos clasificaciones principales de sus defensas (Mole et al., 1994).

Se trata de defensas constitutivas, las cuales son expresadas mediante plantas no estresadas; y defensas inducibles, las cuales son activadas con los ataques de herbívoros.

Figura 2. Insectos fitófagos atacando un cultivo de alfalfa. Arriba: Phytomonus variabilis Herbst en estado adulto (izquierda) y larva (derecha). Abajo: Apion en estado adulto (izquierda) y larva (derecha). Fuente: MAPAMA.

[ampliar imagen]

Las condiciones extremas, incluyendo las altas temperaturas y las lluvias aumentan la liberación de ácido ortosilícico, explicando por qué la mayoría de los suelos en los trópicos son deficientes en silicio (Richmond y Sussman, 2003).

El silicio juega un papel muy complejo y crítico, con diferentes efectos en múltiples aspectos de la vida cotidiana. Son las fitohormonas de los cultivos las que trabajan para aliviar el estrés biótico.

Las defensas inducidas se encuentran mediadas por un conjunto de fitohormonas que sirven como señales primarias para poder defenderse las plantas contra los insectos. Están directamente relacionadas con insectos y patógenos penetrantes y chupadores, también se producen normalmente tras los ataques de insectos masticadores e infestaciones por patógenos necrótropos.

El papel del silicio como protección frente a patologías de los cultivos

La acumulación del silicio en partes aéreas aumenta su polimerización en los espacios intercelulares y debajo de las cutículas produciendo una barrera contra el ataque de patógenos. A pesar de esto, se debe de tener en cuenta el posible papel del silicio en la nutrición de las plantas, en hacerlas por otra parte, más atractivas a determinadas especies de insectos.

Esto se debe a que las defensas químicas inducidas incluyen las emisiones de sustancias, cuya función incluye la orientación de enemigos naturales (depredadores o parasitoides) a sus presas o huéspedes.

Autores como (Kvedaras et al. 2009), han demostrado que las plantas de pepino con aplicación de silicio en la disolución nutritiva (Cucumis sativus L.) atacadas por el gusano de algodón (Helicoverpa armigera Hübner) resultan más atractivas para los escarabajos rojos y azules (Dicranolaius bellulus Boisduval) que para las unidades formadoras del cultivo utilizadas como testigo.

Cuando las plantas de arroz (Oryza sativa L.) son infestadas por la plegadora de hojas de arroz (C. medinalis Guenée), las plantas que han sido fertirrigadas con silicio resultaron ser más atractivas para dos avispas parasitoides (Trathala flavororbitalis Cameron y Microplitis mediator Haliday) (Liu et al., 2017).

Muchos estudios han documentado las funciones beneficiosas del Si en la mejora de la resistencia de las plantas a las enfermedades (incluida la marchitez bacteriana, o la aparición de Mildiu) y plagas (Figura 3).

Además de esto, según investigaciones realizadas por (Ferrón-Carrillo et al., 2019), la aplicación de silicio en la disolución nutritiva a un concentración de 0.6 mM, demostró una notable protección fitosanitaria contra Oídio y Botrytis en cultivos de melón, pimiento y pepino.

Estudios recientes han demostrado que el Si puede aumentar la resistencia del tomate contra la marchitez bacteriana (Pozo et al., 2015). Es sabido que el cultivo de tomate es una planta típica no acumuladora por sí misma de silicio. El Si posiblemente realiza un papel activo en la mejora de la resistencia del tomate a R. Solanacearum al activar múltiples respuestas de defensa.

A pesar de que existen investigaciones que demuestran resultados del silicio como atrayente para insectos, son notablemente mayores los estudios que lo señalan como agente protector de las plantas, a pesar de esto, se necesita una investigación más profunda para comprender y poder hacer un uso eficiente de este elemento a la hora de potenciar la defensa de los cultivos.

CONTINUAR LEYENDO...