Doing business in Spain? Interempresas Media is the key
En algunos casos el riego con agua ozonizada aumentó los mecanismos de defensa antioxidante de las plántulas

Higienizantes en el agua de riego: desarrollo vegetal y estado redox de plántulas en semilleros

Ascensión Martínez-Sánchez1,2, Licenciada en Bioquímica y Doctora en Tecnología de los Alimentos. Investigadora contratada

Miguel Ángel Egea Rodríguez2, Grado en Ingeniería Agroalimentaria y de Sistemas Biológicos

Francisco López Martínez2, Grado en Ingeniería Agroalimentaria y de Sistemas Biológicos

Encarna Aguayo1,2, Doctora Ingeniera Agrónoma, Catedrática de Universidad

1 Instituto de Biotecnología Vegetal (IBV). Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT)

2 Grupo de Postrecolección y Refrigeración. Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica.UPCT

27/02/2019

El objetivo de este estudio fue comparar el efecto de los higienizantes empleados en los tratamientos de riego, agua electrolizada y agua ozonizada respecto de un riego testigo, empleando agua del reservorio sin tratar, en el desarrollo de la plántula (de sandía, calabaza y sandía injertada) y en el contenido en vitamina C, compuestos fenólicos totales, capacidad antioxidante, actividad catalasa y peroxidación lipídica. Los higienizantes empleados disminuyeron la actividad catalasa de las plántulas de sandía y calabaza. Además, en algunos casos, el riego con agua ozonizada aumentó los mecanismos de defensa antioxidante de las plántulas, induciendo la síntesis de compuestos fenólicos totales e incrementando la capacidad antioxidante.

En general, las plantas de sandía (Citrullus lanatus) son injertadas en calabaza para aumentar su resistencia a enfermedades y su rendimiento. Las plántulas se desarrollan en condiciones controladas en invernadero hasta su trasplante a campo. Sin embargo, el agua de riego puede ser una fuente de contaminación y riesgos fúngicos y/o microbiológicos, surgiendo la necesidad de añadir higienizantes para garantizar la supervivencia y calidad de las plántulas mejorando su rendimiento.

foto
Plántulas de sandía (izquierda) y calabaza (derecha) antes de realizar el injerto.

El uso de agua ozonizada ha sido descrito como una tecnología en la producción primaria para mejorar el rendimiento de los cultivos (Aguayo et al., 2005; Zheng et al., 2007). El ozono es un agente oxidante ampliamente usado como higienizante en postcosecha por sus beneficios al reducir los recuentos microbiológicos y mantenerla calidad, alargando la vida útil del producto (Aguayo et al., 2014) y, además, posee la ventaja de no dejar residuos al ser rápidamente degrado en contacto con el oxígeno (Fujiwara et al. 2006). Sin embargo, al ser un fuerte agente oxidante, podría reaccionar con los nutrientes disueltos en la solución de riego y disminuir su disponibilidad (Ohashi-Kaneko et al., 2009) y/o aumentar la concentración de especies reactivas al oxígeno (Veronico et al., 2017). Sin embargo, dependiendo de las dosis de ozono aplicadas y de la tolerancia de la planta, se pueden activar distintos mecanismos antioxidantes de defensa, como un aumento de la actividad catalasa (Veronico et al., 2017) o de compuestos antioxidantes como los fenólicos (Alothman et al., 2010). Por el contrario, un tratamiento de ozono inadecuado podría causar daños visibles en las plantas (Wilkinson et al., 2012).

Por otro lado, el agua electrolizada también se ha descrito como un desinfectante aunque su efectividad depende del abastecimiento continuo al agua de los productos activos resultados de la electrólisis. Además, las emisiones de gas de cloro han sido un tema de preocupación. Recientemente, está disponible en el mercado un nuevo tipo de agua electrolizada, generada a partir de agua y sal ‘Vacum’ (pellet de clouro sódico formados por compactación mecánica de sal fina seca) produce una solución con alto poder oxidativo, al combinar 4 productos activos: ácido hipocloroso (HClO) como el mayoritario, ozono, peróxido de hidrógeno (H2O2) e ión hipoclorito (ClO-).

foto
Plántulas de sandía injertada (a los 8 días del injerto).

Objetivo

El objetivo del estudio fue evaluar el efecto del agua ozonizada y este nuevo tipo de agua electrolizada respecto de un riego testigo, empleando agua del reservorio sin tratar, en el desarrollo de la plántula (de sandía, calabaza y sandía injertada) y en el contenido en vitamina C, compuestos fenólicos totales, capacidad antioxidante, actividad catalasa y peroxidación lipídica.

Materiales y métodos

Cultivo de las plántulas

Las plántulas de sandía (Citrullus lanatus), var. Boston F1 (18 bandejas de 336 alveolos por bandeja) fueron injertadas a los 28 días de cultivo en invernadero (injerto de púa terminal) sobre un pie portainjerto, de calabaza var. Routpower F1 (18 bandejas de 160 alveolos por bandeja). Las plántulas de sandía injertadas (27 bandejas por tratamiento con 54 plántulas por bandeja) se mantuvieron en invernadero 29 días hasta su trasplante a campo. El ensayo se efectuó del 7 de Febrero al 5 de Abril de 2017. El cultivo de las plántulas se realizó en condiciones comerciales, en la empresa Semilleros Plantas Carthago S.L. (Torre Pacheco, Murcia, España).

Se aplicaron 3 tratamientos de riego: 1) Tratamiento testigo empleando agua del reservorio sin tratar 2) Agua electrolizada, generada mediante un equipo industrial Biodyozone (SOB Distribuidores S.L.), con un potencial redox de 495 mV a la salida del microaspersor con la solución nutritiva disuelta en el agua de riego electrolizada y una concentración de cloro libre de 3 ppm, determinada mediante un analizador HI 96771C (Hanna Instruments, España). 3) Agua ozonizada, generada mediante un generador de ozono industrial (Cosemar-Ozono S.L) mediante el suministro de oxígeno al 95% generado por un concentrador de oxígeno (PCA), siendo el gas de ozono inyectado a un depósito de acero inoxidable con el agua procedente del reservorio. El potencial redox era de 750 mV a la salida del microaspersor con la solución nutritiva disuelta en el agua de riego ozonizada, lo cual equivalía a unas 0,35 - 0,40 ppm de ozono. En los 3 tratamientos, cada uno realizado por triplicado, el sistema de riego automático era por microaspersor, situado a una altura de 0,6 m de las bandejas y con un caudal de 7 l/m2.

Desarrollo de las plántulas

Al comienzo del ensayo, fueron seleccionadas 9 plántulas por réplica y tratamiento para cada una de las determinaciones: altura, peso fresco de la parte aérea y compuestos bioquímicos. La determinación del peso fresco de la parte aérea se realizó a partir de 30 taleolas de 1,5 cm de diámetro de las hojas de 9 plantas. Para los análisis bioquímicos, las hojas se congelaron en nitrógeno líquido y se guardaron trituradas a -80 °C hasta su posterior análisis.

foto
Plántulas de sandía injertada (testigo izquierda, agua electrolizada centro y agua ozonizada derecha).

Actividad antioxidante de las plántulas

A partir de 2,5 g de material vegetal se evaluó el contenido en vitamina C mediante cromatografía líquida (HPLC), el contenido en compuestos fenólicos totales con 6,25 ml de MeOH al 50% con 4 mM NaF mediante la reducción del reactivo Folin-Ciocalteau y a partir de los extractos de compuestos fenólicos totales se determinó la capacidad antioxidante mediante el ensayo del DPPH (Martínez-Sánchez et al., 2008). La actividad catalasa se determinó según la metodología descrita por Bortolin et al., (2014). La peroxidación lipídica se evaluó tras la extracción de 0,5 g de muestra vegetal con 2,5 ml de ácido tricloroacético al 10 % (Hernández and Almansa, 2002).

Estudio estadístico

Se llevó a cabo un análisis de la varianza (ANOVA) para comparar los distintos tratamientos a un nivel de significancia P ≤ 0,05 mediante el programa estadístico SPSS 23 (Chicago, IL, USA). Se aplicó el test de Tukey para evaluar las diferencias significativas entre tratamientos.

Resultados y discusión

La altura de las plántulas de sandía y calabaza, previo al injerto, aumentó con el tratamiento de agua electrolizada respecto al testigo (Tabla 1). Igualmente, ese tratamiento proporcionó un ligero mayor peso fresco en las plántulas de calabaza. Las plántulas de sandía injertada, previo al trasplante en campo, mostraron un desarrollo de la parte aérea similar en todos los tratamientos de riego, posiblemente por el reducido volumen del alveolo de la bandeja que limita el potencial de crecimiento de las plántulas (Tabla 1). Estudios previos han mostrado como el riego con agua ozonizada (1 ppm) y 2 dS m-1 de salinidad aumentó el peso fresco de los frutos de pepino (Peykanpour et al., 2015) o como un tratamiento con 1,5 ppm de ozono en cultivo hidropónico logró incrementar el número de flores en plantas de tomate (Ohashi-Kaneko et al., 2009).

foto
Tabla 1. Crecimiento de las plántulas de sandía (día 28 tras la siembra), calabaza (día 23 tras la siembra) y sandía injertada (29 días tras el injerto) con diferentes tratamientos de riego.

En relación a la vitamina C, las plántulas de sandía injertada regadas con agua ozonizada presentaron un mayor contenido en vitamina C que en el resto de tratamientos (Figura 1A). Por el contrario, las plántulas de sandía y calabaza, previo al injerto, no mostraron diferencias significativas en el contenido en vitamina C entre los distintos tratamientos de riego empleados. El agua ozonizada, proporcionó el mayor contenido en polifenoles totales y capacidad antioxidante en las plántulas de sandía y calabaza (Figuras 1B y 1C). No obstante, en las plántulas de sandía injertada no se observaron diferencias significativas entre los diferentes tratamientos de riego. Otros autores también han señalado que el riego con agua ozonizada puede estimular la producción de compuestos secundarios como mecanismo de defensa, como los compuestos polifenólicos (Nicoletto et al., 2017) y otras moléculas fomentando el incremento en la capacidad antioxidante de las plantas tratadas (Zhang et al., 2009), sin oxidar la vitamina C presente (Baier et al., 2005).

foto
Figura 1. Efecto de los distintos tratamientos de riego (agua sin tratar (testigo), agua electrolizada y agua ozonizada) en el contenido en vitamina C (A), el contenido en polifenoles totales (B) y capacidad antioxidante (C) de plántulas de calabaza y sandía (previas al injerto) y de sandía injertada (previas al trasplante a campo).

Con respecto a la enzima catalasa se observó una mayor actividad en las plántulas de sandía y calabaza regadas con agua testigo, sin detectarse diferencias entre los tratamientos higienizantes (Figura 2). Sin embargo, en plántulas de sandía injertadas se determinó una mayor actividad catalasa en las muestras tratadas con agua ozonizada respecto a las tratadas con agua electrolizada (Figura 2). El incremento en la actividad catalasa es un mecanismo de defensa de la planta en respuesta a un estrés abiótico ligero (Caregnato et al., 2013), aumentando la síntesis de compuestos antioxidantes como se ha descrito anteriormente.

foto

Figura 2. Efecto de los distintos tratamientos de riego (agua sin tratar - testigo), agua electrolizada y agua ozonizada) en la actividad catalasa de plántulas de sandía y calabaza (previas al injerto) y de sandía injertada (previas al trasplante a campo).

En cuanto a los niveles de peroxidación lipídica, las plántulas de calabaza del riego testigo mostraron una mayor peroxidación lipídica que las regadas con agua ozonizada (Figura 3). No obstante, en las plántulas de sandía y sandía injertada, no se observaron diferencias significativas entre los tratamientos de riego (Figura 3). La mayor peroxidación lipídica observada en las plántulas de calabaza del riego testigo puede deberse a un ligero estrés oxidativo (Veronico et al., 2017), mientras que los tratamientos higienizantes compensaron ese posible estrés oxidativo estimulando el sistema de defensa de la planta, aumentando el contenido en compuestos antioxidantes y/o la actividad de enzimas antioxidantes (Sharma et al., 2012).

En conclusión, el agua electrolizada aplicada mediante riego por aspersión, estimuló el crecimiento de las plántulas antes del injerto mientras que el tratamiento con agua ozonizada indujo la concentración de compuestos fenólicos totales y mejoró la capacidad antioxidante. Sin embargo, la respuesta a estos tratamientos puede depender de distintos factores medioambientales y de la especie vegetal, por lo que sería interesante realizar estos estudios en cultivos hortifrutícolas una vez hayan sido trasplantados en campo.

foto

Figura 3. Efecto de los distintos tratamientos de riego (agua sin tratar - testigo), agua electrolizada y agua ozonizada) en la peroxidación lipídica de plántulas de sandía y calabaza (previas al injerto) y de sandía injertada (previas al trasplante a campo).

Agradecimientos 

Semilleros Plantas Carthago S.L. y Cosemar Ozono S.L.

Referencias bibliográficas

  • Aguayo, E., Escalona, V.H., and Artés, F. (2005). Revisión: el ozono y su utilización en la industria agroalimentaria. Alimentaria, 19, 12, 48-60.
  • Aguayo, E., Escalona, V., Silveira, A.C., and Artés, F. (2014). Quality of tomato slices disinfected with ozonated water. Food Sci. Technol. Int., 20, 3, 227-235.
  • Alothman, M., Kaur, B., Fazilah, A., Bhat, R., and Karim, A.A. (2010). Ozone-induced changes of antioxidant capacity of fresh-cut tropical fruits. ?Innov. Food Sci. Emerg. Technol., 11, 666-671.
  • Baier, M., Kandlbinder, A., Golldack, D., Dietz, K.J. (2005). Oxidative stress and ozone: perception, signalling and response. Plant, Cell and Environment, 28, 1012–1020.
  • Bortolin, R.C., Caregnato, F.F., Divan Jr, A.M., Reginatto, F.H., Gelain, D.P., and Moreira, J.C. (2014). Effects of chronic elevated ozone concentration on the redox state and fruit yield of red pepper plant Capsicum baccatum. Ecotoxicol. Environ. Saf., 100, 114-121.
  • Caregnato, F.F., Bortolin R.C., Divan J.A.M., Moreira C.F. (2013). Exposure to Elevated Ozone Levels Differentially Affects the Antioxidant Capacity and the Redox Homeostasis of Two Subtropical Phaseolus Vulgaris L. Varieties. Chemosphere 93, 320–30.
  • Fujiwara, K., Kadoya, M., Hayashi, Y., and Kurata, K. (2006). Effects of ozonated water application on the population density of Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici in soil columns. Ozone Sci. Eng., 28, 2, 125-127.
  • Hernández, J.A., and Almansa, M.S. (2002). Short-term effects of salt stress on antioxidant systems and leaf water relations of pea leaves. Physiol. Plant., 115, 251-257.
  • Martínez-Sánchez, A., Gil-Izquierdo, A., Gil, M.I., and Ferreres, F. (2008). A comparative study of flavonoid compounds, vitamin C, and antioxidant properties of baby leaf Brassicaceae species. J. Agric. Food Chem., 56, 7, 2330-2340.
  • Nicoletto, C., Maucieri, C., Sambo, P. (2017). Effects on water management and quality characteristics of ozone application in chicory forcing process: A pilot system. Agronomy, 7(2),29 – 43.
  • Ohashi-Kaneko, K., Yoshii, M., Isobe, T., Park, J.S., Kurata, K., and Fujiwara, K. (2009). Nutrient solution prepared with ozonated water does not damage early growth of hydroponically grown tomatoes. Ozone Sci. Eng., 31, 21-27.
  • Peykanpour, E., Ghehsareh, A.M., Fallahzade, J. (2015). Effects of water 0zonated and salinity on some properties of cucumber. J. Agronom., 14, 3, 170-174.
  • Sharma, P., Jha, A.B., Dubey, R.S., Pessarakli, M. 2012. Reactive oxygen species, oxidative damage, and antioxidative defense mechanismin plants under stressful conditions. Journal of Botany., 1–26. DOI: https://doi.org/10.1155/2012/217037.
  • Veronico, P., Paciolla, C., Sasanelli, N., de Leonardis, S., and Melillo, A.M. (2017). Ozonated water reduces susceptibility in tomato plants to Meloidogyne incognita by the modulation of the antioxidant system. Mol. Plant Pathol., 18, 4, 529-539.
  • Wilkinson, S., Mills, G., Illidge, R., and Davies, W.J. (2012). How is ozone pollution reducing our food supply? J. Exp. Bot., 63, 527-536.
  • Zhang, G.-Y., He, X.-Y., Tang, L., Yan, K., Chen, W., Xu, S., Li, X. (2009). Effects of elevated ozone on phenolic substances content and total antioxidative capacity of Quercus mongolica leaves. Chinese Journal of Applied Ecology, 20 (3), 725-728.
  • Zheng Y.B., Wang L.P., and Dixon M. (2007): An upper limit for elevated root zone dissolved oxygen concentration for tomato. Sci. Hortic., 113, 162–165.

Comentarios al artículo/noticia

Nuevo comentario

Atención

Los comentarios son la opinión de los usuarios y no la del portal. No se admiten comentarios insultantes, racistas o contrarios a las leyes vigentes. No se publicarán comentarios que no tengan relación con la noticia/artículo, o que no cumplan con el Aviso legal y la Política de Protección de Datos.