Utilización de sistemas modelos para la evaluación de bioestimulantes de interés para la industria de agroquímicos

El campo de la producción de los bioestimulantes es uno de los más interesantes para las empresas de fitoquímicos, dado que no tienen que superar un marco legal tan estricto como el de los fitosanitarios y existe gran demanda de ellos por parte de los agricultores. No obstante antes de sacar un producto al mercado es necesario hacer una evaluación completa del potencial del producto.

En este ámbito, investigadores del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas trabajan en el análisis de los efectos fisiológicos que pueden originar diferentes productos utilizando dos organismos de referencia como modelos de respuesta biológica, Para esto utiliza los sistemas modelos de Saccharomyces cerevisiae (levadura) y Arabidopsis thaliana (una planta de la familia de las cruciferas). Hay numerosa evidencia experimental que avala el uso de estos dos modelos en biología molecular y en biología de la tolerancia a estrés en plantas. Esto permite la evaluación de forma rápida y barata el potencial de diferentes productos susceptibles de ser utilizados como bioestimulante y sus efectos sobre el crecimiento y la respuesta a distintos estreses abióticos, tales como estrés osmótico, oxidativo y por altas temperaturas.

En su laboratorio cuentan con el material y la experiencia en el manejo de estos sistemas, que tienen la ventaja de tener el genoma completamente secuenciado, crecer rápido y ocupar poco espacio, por lo que pueden hacer diferentes ensayos en poco tiempo y así evaluar el potencial de estos compuestos, para, en una etapa posterior hacer ensayos de campo con el cultivo.

El grupo trabaja desde hace años en la tolerancia de plantas a estrés abiótico y en la identificación de genes limitantes en este proceso con el fin de desarrollar cultivos tolerantes. Gracias a ese trabajo cuenta con un sistema experimental que permite en poco tiempo y espacio evaluar la capacidad de un compuesto de potenciar o inhibir el crecimiento.

Proceso

La levadura está considerada un sistema modelo establecido para investigar procesos moleculares en plantas, puesto que muchas rutas de transducción de señal están conservadas y esta planta tienen un sistema de transporte de iones y defensa contra la sequía, la salinidad y los metales pesados similar al de plantas y diferente al de animales.

La ventaja de utilizar el sistema modelo de levadura es que permite investigar diferentes condiciones de estrés abiótico de forma exhaustiva optimizando el tiempo y los recursos materiales, ya que se pueden hacer muchas réplicas de los ensayos en poco espacio y en poco tiempo, por lo que se puede aumentar las condiciones estudiadas. El rápido crecimiento de la levadura también permite repetir los resultados.

La evaluación en levadura se desarrolla mediante ensayos por goteo o drop test, en medio sólido, en el cual se elaboran medios ricos de crecimiento (YPD) en los cuales se les añade cantidades crecientes de los productos suministrados por la industria hasta determinar a partir de que concentración es tóxico. Una vez determinado se ensayan varias concentraciones para evaluar la capacidad de este compuesto (en dos o tres condiciones de prueba, para conferir tolerancia o sensibilidad a diferentes tipos de estrés abiótico. Para evaluar de forma muy precisa su tolerancia se pueden utilizar cepas silvestres o cepas mutantes en las cuales se exagera su sensibilidad a estrés.

Una vez seleccionados los bioproductos que tengan un efecto biológico los investigadores pasan a la segunda fase en la que evalúan estos productos en un sistema vegetal como Arabidopsis thaliana. Con este modelo se analiza la influencia en la acumulación de biomasa y en el desarrollo de estos productos así como su potencial en ayudar a hacer frente al estrés ambiental. De forma similar primero se estudia la dosis tóxica o la dosis en la que tiene un efecto bioestimulante en diferentes etapas fisiológicas. Normalmente lo primero sería evaluar su efecto en fase de germinación (

Aplicaciones

  • análisis de los efectos fisiológicos de bioestimulantes potenciales para la industria agroquímica

Ventajas técnicas

  • Permite conocer los efectos de los potenciales bioestimulantes sobre el crecimiento y la respuesta a distintos estreses abióticos, tales como estrés osmótico, oxidativo y por altas temperaturas.

Beneficios que aporta

  • Evaluación rápida y barata del potencial de productos susceptibles de ser utilizados como bioestimulante

Experiencia relevante