Efecto alelopatico del extracto de tabaco (nicotiana tabacum. L) sobre algunos cultivos económicos
Indice
1.
Introducción.
2. Revisión
Bibliográfica.
3. Presencia del
fenómeno.
4. Naturaleza de las sustancias
alelopáticas
5. Aplicación de la
alelopátia en la agricultura.
6. Resultados
7.
Conclusiones y recomendaciones
8.
Bibliografía
En la actualidad resulta de gran importancia investigar
y encontrar las variantes que nos permitan el desarrollo de
una agricultura
rentable y no contaminante del medio
ambiente. Por otra parte, el uso de productos
químicos en la agricultura aumenta notablemente los
rendimientos y la rentabilidad
de los cultivos, pero la utilización constante de estos
puede alterar el medio biológico produciendo graves
daños en los diversos ecosistemas.
Es por eso que la utilización de practicas sostenibles
como: La reducción de productos químicos,
rotaciones y asociaciones benéficas entre otras, son las
mejores variantes para garantizar una buena producción manteniendo a salvo el futuro de
nuestro planeta. Debido a ello en nuestro país se realizan
investigaciones sobre la obtención de
productos de origen natural, para ello se acude a la
utilización de los efectos alelopáticos entre las
plantas.. La
sociedad de
Alelopatía internacional en 1996 definió a la
Alelopatía como cualquier proceso que
involucre metabolitos secundarios producidos por las plantas,
microorganismos, virus y hongos que
influyan en el crecimiento y desarrollo de sistemas
agrícolas y biológicos. Según An, 2000 Sus
síntomas se manifiestan de la siguiente manera:
Inhibición o retraso de la germinación, Semillas
necrosadas, retardo en el crecimiento de raíz y tallo,
necrosis en las extremidades de las raíces, perdida de
pelos radiculares, reducción de la acumulación de
masa seca, reducción en la capacidad reproductiva.
El resultado del efecto de sustancias tóxicas de alto
valor
destructivo que actúan o pueden actuar sobre las partes
organográficas de la planta, incluidas sus semillas,
llegan a provocar alteraciones fisiológicas tales que
pueden producir la muerte del
vegetal (Lacasa,1984 y citado por puentes, 1998).
La utilización de residuos alelopáticos como una
herramienta de manejo en las plantas puede ser uno de los usos
más prácticos aplicables de la alelopatía en
los agro ecosistemas. De todas las estrategias
posibles de desarrollo de la alelopatía para el control de malas
hierbas, el manejo de residuos tóxicos es el de resultados
disponibles más exitosos y reales. Lovett (1990) y Putnam
(1998), citados por An et al (2000).
Http://www.webcolombia.com, en el 2001 reporta
como otra aplicación importante de la alelopatía,
el control orgánico de insectos y plagas con el uso de
algunos cultivos alelopáticos.
Según Pazmiño (1999) la alelopatía puede
generarse y actuar por exudación de compuestos
provenientes de raíces vivas, frutas o por
infiltración de compuestos químicos provenientes de
la descomposición de los vegetales.
La alelopatía parece ser un importante componente de la
capacidad de interferencia de las plantas en ecosistema
natural (Muller,1966; Whittaker y Feeny,1971; Swain,1977 y citado
por Puentes,1998). Rice (1979) indicó que la
alelopatía podía contribuir a la distribución de las especies las cuales en
circunstancias específicas podían limitar
severamente la comunidad de
plantas. En décadas pasadas se formuló la hipótesis de que las características alelopáticas
podían ser explotadas en el uso de prácticas
agrícolas con diferentes propósitos (Putnan y Duke,
1978; Altieri y Doll,1978).
La alelopatía difiere como fenómeno de la competencia, ya
que en la competencia hay una lucha entre dos organismo por la
obtención de algún factor del medio ambiente que
puede estar restringida. La alelopatía (al no alterar
ninguno de estos factores) no es por tanto un fenómeno
competitivo, sino que añade al medio un nuevo factor de
naturaleza
química. A
esta conclusión llego Miller (1983).
No todas las sustancias liberadas por las plantas son inhibidoras
y por el contrario, algunas manifiestan efectos estimulantes,
más aún ciertos metabolitos pueden provocar
reacciones de estímulo o de inhibición dependiendo
de su concentración. Por ello cualquier
clasificación de los productos tóxicos como las
plantas que la generan resultaría arbitraria; así
la toxicidad no solo depende de la sustancia en sí sino
que también de la concentración en las mismas en el
sitio de acción y de la especie sobre la cual se ejerce
(Kogan,1992).
En apoyo a las actuales investigaciones, se realiza el siguiente
trabajo en la Universidad
Central de las Villas, cuyo objetivo se
centra en el análisis del comportamiento
alelopático del tabaco (Nicotiana tabacun ) en la
germinación y desarrollo primario de diferentes
cultivos.
El fenómeno de la alelopatía ha sido
plasmado en documentos que
datan de unos cuantos siglo A. C. Un documento tan antiguo como
del año 300 A. C. relata que muchas plantas cosechadas
(chícharo, cebada, frijol forrajero) destruyeron malas
yerbas e inhibieron el crecimiento de otras cosechas. (Rice, 1984
citado por An, 2000).
Autores de muchos lugares del mundo lo han investigado y definido
con mayor o menor exactitud: De Candole (1832), las
investigaciones de Pickering (1917, 1919), los clásicos
escrito por Molisch (1937), Bonner (1950), Grümmer (1955),
Börner (1960), Nicholas (1987), Almeida (1988), Scheles et
al (1989), Cayon et al (1992), Camero (1992), Mejias (1995),
Barceló et al (1995),Beltrán (1996), De la Cruz
(1998), Puente (1998), Hickman et al (1999), Pazmiño
(1999), An et al (2000), webcolombia (2001), entre muchos
más han coincidido en ver:
la alelopatía de forma general como el efecto producido
por las interacciones bioquímicas que se establecen en un
agroecosistema entre una especie donante sobre otra receptora,
que incluye a plantas y microorganismos y puede ser de
daños o beneficios.
Según Pazmiño (1999) la alelopatía puede
generarse y actuar por exudación de compuestos
provenientes de raíces vivas, frutas o por
infiltración de compuestos químicos provenientes de
la descomposición de los vegetales.
Alelopatía es un termino acuñado por Molisch (1937)
y se deriva de las palabras griegas Alleton (mutuo) y Pathos
(perjuicio). A pesar de su etimología ha sido interpretado
de diferentes maneras (Puente, 1998).
Para Molisch, quien primero la usó engloba todas las
interferencias bioquímicas desencadenadas entre plantas,
incluyendo microorganismos, provocadas por un organismo (donador)
sobre otro (receptor), muchos autores, restringen el significado
de la palabra solamente a efectos perjudiciales apenas entre las
plantas superiores, excluyendo por tanto a los microorganismos.
Otros autores como Whittaker (1971) y webcolombia (2001) tienen
en cuenta que estas mismas sustancias químicas influyen en
las relaciones entre otros organismos que no son plantas, tales
como insectos y herbívoros. Puesto que el termino abarca
todas las interferencias entre seres vivos provocados por
sustancias químicas por ellas elaboradas y que ocurren en
el reino vegetal, este concepto es el
que parece ser más adecuado (Puente, 1998).
La sociedad internacional de alelopatía en 1996
amplió esta definición a: "alelopatía se
refiere a cualquier proceso que involucre metabolitos secundarios
producidos por las plantas, microorganismos, virus y hongos que
influyen en el crecimiento y desarrollo de sistemas
agrícolas y biológicos".
La actividad alelopática depende de diversos factores,
como por ejemplo:
1.- Sensibilidad de la especie receptora.
2.- Liberación de la toxina al medio.
3.- Actividad e interacciones bióticas y abióticas
que ocurren en el suelo con la
toxina (microorganismos, temperatura,
pH, etc).
(Blum et al (1992), citado por Pazmiño (1999)
Duke (1985) citado por Pazmiño (1999), menciona que es
necesario establecer cuatro condiciones para que una
interacción pueda considerarse como
alelopatía:
- Demostrar la existencia de interferencias, describir
los síntomas y cuantificar el grado de
interferencia. - Aislar, ensayar y caracterizar los
aleloquímicos. - Los síntomas de interferencia previamente
diagnosticados, deben ser repetidos por la aplicación de
toxinas a dosis presentes en la naturaleza. - La liberación de las toxinas, su movimiento y
captación por parte de la planta receptora debe ser
monitoriada y demostrar que la dosis es suficiente para
explicar la interferencia observada.
Aldrich (1984) citado por Puente (1998) se refiere a
como este fenómeno podía estar envuelto de forma
significativa en tres aspectos considerando a la
alelopatía como:
- Otro factor que afecta los cambios en la
composición de las plantas. - Como otra fuente de interferencia de las plantas con
el crecimiento y rendimiento de otras plantas. - Como otra posible herramienta en la reducción
de perdidas en los cultivos frente a la invasión de
otras especies.
Bower (1991) citado por Puente (1998) señala como
para se produzca estos efectos ya sean de carácter
positivo o negativo, directos o indirectos, la
concentración de las sustancias aleloquímicas es de
gran importancia. Las actividades biológicas en plantas
receptoras de aleloquímicos son conocidas por ser una
respuesta dependiente de la concentración de entrada. La
respuesta es de estimulación o atracción, con bajas
concentraciones de aleloquímicos y de inhibición o
rechazo al incrementarse estas. Lovetl (1989) citado por An et al
(2000).
No obstante para que todo fenómeno alelopático, de
cualquier naturaleza, ejerza su efecto cono tal, debe cumplir las
siguientes condiciones: (Alderéz, 1996 citado por Puente
1998).
- Que exista en el suelo suficiente cantidad o
concentración del compuesto
alelopático. - Que el aleloquímico debe entrar en contacto
directo o interactuar de alguna forma con una planta
susceptible.
An (2000), plantea como este fenómeno afecta el
crecimiento y desarrollo de las plantas que son expuestos a
aleloquímicos. Los efectos reales son visibles en, un por
ciento de la germinación inhibidas o retrasadas, semillas
necrosadas, raíz y tallo reducido, necrosis en las
extremidades de las raíces, perdida de pelos radiculares,
reducción de la acumulación de masa seca y una
capacidad reproductiva reducida, entre otros daños. Esto
coincide con Rice (1974); Patterson (1981) y Ohdan et al.
(1995).
Mejias (1995) citado por Puente (1998) plantea como este
fenómeno puede manifestar sus efectos a través de
la inhibición o estimulación de los procesos de
crecimiento de las plantas vecinas, evitando la acción de
insectos y animales
comedores de hojas, los efectos dañinos de hongos,
bacterias,
virus y hasta la inhibición de la propia
germinación de la semilla. Otro autor que coincide con
esto es Gisaza (2001), que además plantea que en los
tejidos
vegetales hay ciertas sustancias que constituyen un sistema de
defensa. Estas sustancias llamadas "aleloquímicos-
alomónicos", son compuestos moleculares que actúan
como señales o como mensajeros de disuasión
produciendo efectos repulsivos, antialimentarios, tóxicos,
alteradores de la fisiología y/o comportamiento sexual o
poblacional de insectos. Esto coincide con Whittaker (1971) y De
la Cruz (1998).
El efecto alelopático de las plantas se manifiesta de
diversas maneras; por ejemplo en diversos organelos y procesos
celulares como son: (Koch y Wilson, (1977); Perry, (1995) y
Anaya, (1998) citados por Puente, (1998)
- Mitocondrias
- Cloroplastos
- Meristemos primarios
- Membrana
- Cinética enzimática
- Síntesis de proteínas o Estructura
cromosómica.
Estos pretendidos mecanismos de acción directa
fueron resumidos por Rice (1979) y Smitth (1991) y citados por
Puente (1998), bajo las siguientes categorías.
- Efectos en la elongación de las células
y ultraestructura del extremo radical, incluyendo la
inhibición de la división celular. - Efectos en la inducción de hormonas de
crecimiento. - Inhibición en la síntesis
de proteínas y cambios en el metabolismo
de lípidos y ácidos
orgánicos. - Inhibición y/o estimulación de encimas
especificas. - Efectos en la permeabilidad de la
membrana. - Efectos en la apertura estomatal y en la fotosíntesis.
- Efectos en la respiración.
- Efectos sobre la absorción
mineral. - Extraordinario atascamiento de los elementos del
xilema y de la transmisión de agua por el
tallo. - Efectos sobre la disponibilidad de fósforo y
potasio en el suelo.
4. Naturaleza de las
sustancias alelopáticas
La química que imponen las influencias
alelopatícas se han llamado aleloquímicos. Estos
pueden ser ampliamente clasificados como metabolitos secundarios
de las plantas, los cuales son generalmente agrupados por su
composición (alcaloides, fenoles, flavonoides,
terpenoides, glucosinolatos) y no juegan ningún papel en el
metabolismo primario, proceso esencial para la supervivencia de
la planta y son producidos como consecuencia de los caminos al
metabolismo primario, e incluyen cientos de componentes
moleculares de bajo peso. Decenas de miles de sustancias
secundarias son conocidas hoy, solo un número limitado ha
sido implicado como aleloquímico. Rice (1984) y citado por
An (2000).
Putnam (1985) citado por Puente (1998) nos muestra algunos
de estos aleloquímicos:
- Acidos orgánicos simples solubles en
agua - Acidos grasos de cadenas largas.
- Antroquininas y quinonas simples.
- Cumarinas.
- Acido bezoico y sus derivados.
- Acido ciannamídico y sus
derivados. - Acido cianhídrico y sus derivados.
- Alcoholes.
- Aldehídos alifáticos.
- Taninos hidrolizables.
- Terpenoides y esteroides
- Fenoles simples.
- Flavonoides.
- Ketonas.
- Lactonas simples saturadas.
- Purinas y nucleósidos.
- Aminoácidos y polipéptidos.
- Misceláneas.
5. Aplicación de
la alelopátia en la agricultura.
La utilización de residuos alelopáticos
como una herramienta de manejo en las plantas puede ser uno de
los usos más prácticos aplicables de la
alelopatía en los agro ecosistemas. De todas las
estrategias posibles de desarrollo de la alelopatía para
el control de malas hierbas, el manejo de residuos tóxicos
es el de resultados disponibles más exitosos y reales.
Lovett (1990) y Putnam (1998), citados por An et al (2000).
An et al (2000) simularon el fenómeno alelopático
causado por la descomposición de residuos de las plantas.
Sus análisis teóricos rebelan que la
descomposición de estos residuos puede inhibir o estimular
el crecimiento de las plantas y esta inhibición puede
estar confinada a un periodo limitado. Puente,(1999)La mayor
inhibición de los residuos de las plantas ocurre en
estados tempranos de descomposición del residuo, mientras
que en estados tardíos declina la inhibición,
mientras que la estimulación emerge. La inhibición
y períodos estimulantes pueden ser manipulados a
través de una amplia variedad de manejos.
El uso de extractos como vía alternativa en el manejo de
herbicidas también ha sido reportado por autores como
Puente (1999) en donde da a conocer el comportamiento
alelopático de especies como el girasol sobre varias
especies de malezas.
Rice (1984) citado por An et al. (2000) nombra un número
de especies cuya presencia se ha demostrado que tiene un efecto
inhibitorio en un número de malas hierbas. La lista
incluye: remolacha (Beta vulgaris, L), frijol chocho (Lupinus.sp,
L.), maíz (Zea
mays,Lin), trigo (Triticum vulgaris, Willd.), avena (Avena
sativa, Lin.) chícharos (Pisum sativum, Lin.), trigo
sarraceno (Fagopyrum esculentum, Gaertn.), trigo graso peludo
(Vicia villosa Roth), y el pepino (Cucumis stivus, Lin.).
Gizasa en el 2001 reporta como otra aplicación importante
de la alelopatía el control órganico de insectos y
plagas con el uso de algunos cultivos alelopáticos.
Alelopatía de cultivos sobre malezas.
El efecto alelopático de los cultivos sobre las malezas
aunque es poco comun es reportado por algunos autores.Overland
(1966) citado por Puente (1998), verificó que los
extractos acuosos de semillas y raíces de cebada (cultivo
con acción competidora sobre malezas) tenían
efectos inhibitorios sobre la germinación de la Stellaria
media y menos sobre la Capsilla bursa sin afectar el cultivo del
trigo. Observó también que los extractos de
raíces vivas eran más efectivas que las muertas, lo
que indicaba una secreción metabólica de sustancias
alelopáticas.
Según Jiménez et al. (1987), citado por An (2000),
las malezas en los sistemas de cultivos son frecuentemente
considerados por ser detrimentales. Sin embrago la
interacción entre malezas y cultivos puede ser positiva.
En un estudio donde las cantidades controladas de mostaza salvaje
(Brassica campestris) fueron interplantadas con brocolis
(Brassica oleracea var. Premium crop). Se incrementó la
plantación cosechada en un 50 % comparada con un brocolis
solamente.
Hickman (1999) realizó un estudio donde comprobó el
efecto alelopático del centeno sobre el mastuerzo, que a
su ves es alelopático para el millo japonés, por lo
que propone la utilización del centeno como cultivo de
cobertura que puede ser usado como controlador de esta maleza en
lugar de la aplicación de herbicidas químicos.
Puente (1998) realizó un estudio con el objetivo de
conocer el comportamiento alelopático del extracto de
girasol (Helianthus annus L.) en la germinación y
desarrollo de las malezas asociadas al mismo, donde
comprobó el carácter inhibitorio del extracto de
este cultivo, sobre: Don Carlos (Sorghum halepense), hierba
lechosa (Euforbia heterofphylla), cebolleta (Cyperus rotundus),
verdolaga (Portulaca oleraceae) y el bledo (Amaranthus
dubius).
Materiales y metodos
El experimento consistió en probar el efecto de extractos
crudos producidos a partir de restos de tabaco (Nicotiana
tabacun, Lin.), sobre la germinación y desarrollo primario
de tallos y raíces de ocho plantas
hortícolas.
Plantas utilizadas:
Arroz (Oryza sativa, L.),Maíz (Zea mais, Lin.),Frijol
(Phaseolus vulgaris, Lin.),Sorgun (Sorghum bicolor,
Moerch),Rábano (Raphanus sativus, Lin.),Tomate
(Lycopersicum lycopersicum, Mill.),Cebolla (Alliun cepa,
Lin.),Girasol (Helianthus annuus, Lin.)
Técnica de producción de los
extractos:
Los extractos acuosos se obtuvieron a partir de 20 g de restos de
vegetales secos (del limbo foliar); se remojaron en 200 ml de
agua destilada y se sometieron a 80 grados durante 15 min, se
filtró, al residuo de este filtrado se le añadieron
100 ml de agua destilada y se sometió nuevamente a una
temperatura de 80 grados durante 15 min, luego se filtro. Se
unieron los dos filtrados y se centrifugaron a 3900rpm,
decantándose el sobrenadante. El extracto obtenido se
considera al 100%, luego se prepararon los extractos a diferentes
concentraciones .
Tratamientos a utilizar:
El experimento se realizó a nivel de laboratorio
bajo condiciones homogéneas de humedad y luz, en placas y
utilizando como sustrato papel de filtro, las semillas utilizadas
fueron previamente desinfectadas con hipoclorito de sodio al 1%.
Se colocaron 20 semillas de cada especie por placa, lo cual se
repitió 4 veces, realizándose para el testigo y
para los cinco tratamientos a analizar ( 10 %, 20 %, 30 %, 40 %,
50 %). A la placa testigo se le añadió la misma
cantidad de agua que a los tratamientos de extractó, en el
caso del maíz, fríjol y girasol fue de 6 ml por
placa debido al mayor tamaño de estas semillas, en el
resto de las especies fue de 3 ml por placa.
Evaluaciones realizadas:
El conteo de la germinación de la semilla se
realizó periódicamente, al segundo, tercer, cuarto,
quinto y al séptimo día en dependencia del tiempo de
germinación de cada especie. A partir de esto, a las
semillas germinadas se les midió con una regla la longitud
de tallos y raíces, la valoración de estos tres
parámetros mencionados nos permitió hacer un
análisis del efecto alelopático de los extractos
producidos sobre los cultivos mencionados.
Análisis estadísticos:
Los análisis estadísticos fueron realizados a
través del paquete estadístico SPSS. Versión
8.00 para Windows
realizándose las siguientes pruebas:
- Comparación de medias (one- way
anova). - Dunnett’s C en los casos de que las varianzas
fueron heterogéneas - Duncan en los casos de que las varianzas fueron
homogéneas.
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