Uno de los quelatos más eficaces y más utilizados para la corrección de la clorosis férrica es el FeEDDHA, que presenta dos isómeros de posición: el orto-orto (o-o) y el orto-para (o-p).

Aunque al principio sólo estaba autorizado el o-o, desde 2003 también se ha autorizado el o-p como fertilizante férrico, dado que algunos ensayos, realizados en solución nutritiva, han mostrado su capacidad para proveer hierro (Fe) a las plantas. El objetivo de este trabajo ha sido comparar la efectividad de ambos isómeros, tanto en solución nutritiva como en suelo calcáreo, utilizando el 57Fe (isótopo no radioactivo del Fe) como trazador. Los resultados obtenidos muestran que el isómero o-o tiene capacidad para proveer Fe a las plantas tanto en solución nutritiva como en suelo calcáreo, mientras que el o-p puede proveer Fe a las plantas en solución nutritiva pero apenas puede hacerlo en suelo calcáreo.

 

INTRODUCCIÓN

El hierro (Fe) es un elemento abundante en los suelos. Sin embargo, su absorción por las plantas es problemática, principalmente en suelos calcáreos, debido a su baja solubilidad, la cual disminuye a medida que aumenta el pH.

Las plantas no gramíneas deben reducir el Fe3+ (la forma más abundante en el suelo) a Fe2+, mediante una reductasa codificada por el gen FRO ("Ferric Reductase Oxidase"), para poder absorberlo a través de un transportador de Fe2+, codificado por el gen IRT ("Iron-Regulated Transporter"). En este proceso, el agente quelante queda en el exterior (Figura 1; HELL y STEPHAN, 2003).

Cuando sufren deficiencia de hierro, estas plantas inducen diferentes respuestas en sus raíces, destinadas a mejorar la adquisición de este elemento: desarrollo de pelillos radicales subapicales; incremento de la capacidad reductora del Fe3+ (debido a una mayor expresión del gen FRO); incremento de la capacidad de absorción de Fe2+ (debido a una mayor expresión del gen IRT); acidificación de la rizosfera (debido a una mayor expresión del gen HA, que codifica una ATPasa de protones); y otras (Figura 1; HELL y STEPHAN, 2003).

A pesar de ello, es frecuente encontrarse problemas de clorosis férrica, sobre todo en los suelos calcáreos. Para corregir esta deficiencia, los productos más utilizados son los quelatos de Fe aplicados al suelo. Dentro de éstos, el más utilizado es el FeEDDHA, por su estabilidad y solubilidad a pH elevado. El EDDHA presenta dos isómeros de posición que complejan Fe, denominados orto-orto (o-o) y orto-para (o-p), ambos autorizados (el o-p sólo desde el año 2003) por la actual legislación europea sobre fertilizantes (Reglamento CE Nº 2003/2003; LUCENA, 2004). El FeEDDHA empezó a utilizarse en los años 60 y, al principio, el producto comercial estaba constituido al 100% por el isómero o-o. En la década de los 80, por razones de seguridad industrial, tuvo que cambiarse su método de síntesis, lo que originó la aparición de algunas subproductos, como el o-p (GÓMEZ-GALLEGO y col., 2002). El o-p se consideraba una impureza, puesto que tiene menor capacidad que el o-o para mantener al Fe en la solución del suelo (LUCENA, 2006). A pesar de ello, algunos trabajos recientes, realizados la mayoría de ellos en soluciones nutritivas, han mostrado la eficacia del isómero o-p para suministrar Fe a las plantas (LUCENA, 2004; GARCÍA-MARCO y col., 2006).

El objetivo de este trabajo ha sido evaluar la capacidad para proporcionar Fe de los dos isómeros del Fe-EDDHA (o-o y o-p) a plantas no gramíneas(melocotonero y tomate), tanto cultivadas en solución nutritiva como cultivadas en suelo calcáreo. Dicha evaluación se ha basado en el empleo del 57Fe, isótopo no radioactivo del Fe, como elemento trazador. Dado que la abundancia de este isótopo es insignificante en condiciones naturales, el 57Fe que aparece en las plantas es debido al 57Fe que le proporcionan los isómeros aplicados del 57Fe-EDDHA.

 

Material y métodos

Material vegetal

Se utilizaron plantas de melocotonero (Prunus persica (L.) Batsch cv ?GF305?) y tomate (Lycopersicon esculentum Mill. cv ?Tres Cantos?). Las semillas de melocotonero procedían del Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias (IVIA).

Para su germinación, los huesos de melocotonero se rompieron y se les extrajo la semilla. Una vez obtenidas las semillas, se desinfectaron sumergiéndolas durante 24 h en una solución de funguicida TIRAM al 1%, preparada con agua previamente esterilizada en autoclave. Posteriormente, se enjuagaron las semillas con agua esterilizada y se desinfectaron durante 5? con lejía al 20%. Tras esta desinfección, se les retiro la cubierta y se sembraron en una bandeja repleta de perlita esterilizada en autoclave, que se sitúo en la cámara de cultivo. Una vez germinaron y adquirieron un tamaño adecuado (aproximadamente después de 45-50 días), las plántulas se trasplantaron a botes de 550 ml con solución nutritiva (Figura 2) o a macetas con suelo calcáreo (Figura 6). Las semillas de tomate se germinaron en bandejas con arena. Cuando tenían el tamaño adecuado (aproximadamente 15-20 días), se transplantaron a macetas con suelo calcáreo o a botes de 550 ml con solución nutritiva.

En todos los casos, las plantas se cultivaron en cámaras de cultivo, con temperaturas de 22-24ºC día/ 20-22ºC noche, humedad relativa entre 50 y 70% y un fotoperiodo de 16h luz / 8h oscuridad. La luz en las cámaras fue proporcionada por lámparas Sylvania Cool White, con una irradiancia fotosintética de aproximadamente 300 ?mol m-2 s-1.

 

Cultivo en macetas con suelo calcáreo

Para el cultivo de las plantas en suelo calcáreo, se utilizaron macetas de 3 l de capacidad (Figura 6).

El suelo calcáreo utilizado procedía de Murcia y tenía las siguientes características: carbonatos: 73%; caliza activa: 13 %; pH: 8,4; Fe extraído con oxalato amónico: 165 ?g/g; textura (15% arcilla, 16% limo, 69% arena). En estos ensayos, las plantas se sembraron en las macetas y se les aplicaron 100 ml de solución nutritiva base (SNB)+10 ?M 57Fe-EDDHA/maceta, 2 veces por semana. A la mitad de las plantas se les aplicó el isómero o-o del 57Fe-EDDHA y a la otra mitad el o-p. En tomate, se realizaron también un tratamiento con una cantidad equivalente de Fe, pero con 50% o-o y 50% o-p, y un tratamiento testigo, sin Fe.

 

Cultivo en botes con solución nutritiva

Para este tipo de cultivo se utilizaron botes de 550 ml (Figura 2). En cada uno de los recipientes se introdujo un aireador, conectado a una bomba de pecera, para la aireación continua de las raíces. Las plantas se transplantaron a botes de 550 ml con SNB+5 ?M 57FeEDDHA, la mitad con o-o y la otra mitad con o-p. La composición de la SNB fue la siguiente: 2 mM Ca(NO3)2; 0.75 mM K2SO4; 0.65 mM MgSO4; 0.5 mM KH2PO4; 50 ?M KCl; 10 ?M H3BO3; 1 ?M MnSO4; 0.5 ?M CuSO4; 0.5 ?M ZnSO4; 0.05 ?M (NH4)6Mo7O24.

 

Determinaciones

A lo largo de los experimentos, se hicieron determinaciones del grado de clorosis de las hojas jóvenes, mediante el medidor de clorofila SPAD-Minolta.

Al final de los experimentos, se recogieron las hojas jóvenes (tomate) o el brote crecido desde el inicio de los tratamientos (melocotonero), y se determinó su peso fresco y el contenido de Fe de abundancia isotópica natural y del enriquecido en 57Fe. Para la realización de estas determinaciones, las muestras se secaron en estufa y después se procedió a su digestión mediante ataque ácido con ácido nítrico en horno de microondas. La determinación de las abundancias isotópicas de Fe se realizó en un Espectrómetro de Masas con fuente de Plasma de Acoplamiento Inductivo (ICP-MS), modelo Agilent 7.500c.

 

Resultados y discusión

Cuando los isómeros o-o y o-p del 57Fe-EDDHA se compararon en soluciones nutritivas, las plantas crecieron de manera similar, independientemente de que el isómero aplicado fuera el o-o ó el op (Figuras 2 y 4). Tanto en melocotonero (Figura 3) como en tomate (Figura 5) las plantas tendieron a tomar más 57Fe del isómero o-o que del o-p, aunque las diferencias no fueron altamente significativas.

Cuando los isómeros o-o y o-p del 57Fe-EDDHA se compararon en macetas con suelo calcáreo, tanto las plantas de melocotonero (Figura 6) como las de tomate (Figura 8) crecieron mejor y mostraron menos clorosis (valores mayores de SPAD) con el o-o que con el o-p. Las plantas de tomate tratadas con la mitad de o-o y la mitad de o-p tuvieron un comportamiento muy parecido a las tratadas con o-o (Figura 8). Tanto en melocotonero (Figura 7) como en tomate (Figura 9), las plantas tomaron más 57Fe del isómero o-o que del o-p, siendo las diferencias altamente significativas.

En relación a la acumulación de 57Fe, las plantas de tomate tratadas con la mitad de o-o y la mitad de o-p tuvieron un comportamiento intermedio entre las tratadas con o-o y las tratadas con o-p (Figura 9), lo cual sugiere que no hay un efecto sinérgico entre ambos isómeros.

Los resultados de acumulación de 57Fe indican que el o-p tiene menor capacidad para proporcionar Fe que el o-o, haciéndose este efecto muchísimo más evidente cuando las plantas son cultivadas en suelo. Estos resultados con plantas avalan los resultados publicados por lucena (2004, 2006) y Schenkeveld y col. (2007), que muestran que el o-o es capaz de mantener el Fe en la solución del suelo de una manera muchísimo más eficiente que el o-p. Por tanto y, aunque el isómero o-p puede ser reducido fácilmente por las plantas (GARCÍA-MARCO y col., 2006), y aportar Fe a las plantas en las condiciones favorables de una solución nutritiva, como le ocurre también al FeEDTA, esta característica no puede ser tomada como indicativa de su eficacia en suelo. Para que pueda ser fácilmente reducido, el Fe tiene que estar soluble y esto es difícil para algunos quelatos, como el isómero o-p del FeEDDHA ó el FeEDTA, que presentan una baja capacidad para mantener el Fe en la solución del suelo (LUCENA, 2004, 2006; SCHENKEVELD y col., 2007).

 

Conclusiones

- El isómero o-o del FeEDDHA tiene mayor capacidad para proporcionar Fe a las plantas que el o-p. Estas diferencias se acentúan notablemente cuando las plantas se cultivan en suelo calcáreo, en el cual el isómero o-p apenas aporta Fe. Esto implica que la eficacia agronómica del quelato Fe-EDDHA en suelo calcáreo depende fundamentalmente de su contenido en isómero o-o.

- No se ha podido evidenciar sinergia entre los isómeros o-p y el o-o en el suelo.

- Los resultados obtenidos sobre la eficacia de los quelatos férricos en solución nutritiva no se pueden extrapolar a condiciones de suelo calcáreo.

- El uso del 57Fe es una herramienta útil para estudiar la capacidad de diferentes compuestos para proporcionar Fe a las plantas.

 

BIBLIOGRAFÍA

GARCÍA-MARCO S., MARTÍNEZ N., YUNTA F., HERNÁNDEZ-APAOLAZA L. Y LUCENA J. J.. 2006. Effectiveness of ethylenediamine-N(o-hydroxyphenylacetic)-N ?(p-hydroxyphenylacetic) acid (o,p-EDDHA) to supply iron to plants. Plant Soil 279: 31-40.

GÓMEZ-GALLEGO M., SIERRA M. A., ALCÁZAR R., RAMÍREZ P., PIÑAR C., MANCHEÑO M. J., GARCÍA-MARCO S., YUNTA F. y LUCENA J. J. 2002. Synthesis of o,p-EDDHA and its detection as the main impurity in o,o-EDDHA commercial iron chelates. J. Agric. Food. Chem. 50: 6395-6399.

HELL R. y STEPHAN U. W. 2003. Iron uptake, trafficking and homeostasis in plants. Planta 216: 541-551.

LUCENA J. J. 2004. Quelatos de hierro conteniendo o,pEDDHA. Estudios sobre su eficacia. PHYTOMA 163: 26-32.

LUCENA J. J. 2006. Synthetic iron chelates to correct iron deficiency in plants. En "Iron Nutrition in Plants and Rhizospheric Microorganisms", pp. 103-128, Ed. Springer.

SCHENKEVELD WDC, REICHWEIN A. M. , TEMMINGHOFF EJM y RIEMSDIJK W. H. 2007. The behaviour of EDDHA isomers in soils as influenced by soil properties. Plant Soil 290: 85-102.

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