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BIOAGRO S.A. Bioagro S.A. Volumen 1, nº 1 BIOREND-FOSFITO: SU QUÍMICA Y BIOQUÍMICA Osvaldo Rubilar J., PhD Andrés Balbontin L., MSc ANTECEDENTES: Fosfito Potásico Las plantas, en su evolución, han desarrollado sus propios mecanismos de defensa, tanto físicos como químicos, frente al ataque de plagas y enfermedades. Uno de estos mecanismos es la producción de compuestos químicos, llamados fitoalexinas, tóxicos para los organismos patógenos. Otros sistemas de protección de que disponen las plantas son del tipo “cortafuegos” o apoptosis celular, encerrando al patógeno mediante la muerte de las células circundantes. Esto puede ser observado frecuentemente en ataques de hongos que provocan manchas necróticas en el follaje, la planta empieza a sacrificar células alrededor de la zona infectada de modo que el hongo al extenderse no encuentre células vivas de las Especies del fósforo de interés agronómico. que alimentarse y propagarse, entonces se observa como la parte de la hoja más próxima a la infectada se vuelve clorótica. El mecanismo por el cual la planta reconoce la existencia del patóge- no (recordar que los vegetales no tienen sistema nervioso) no es conocido del todo, pero la presencia de éstos provoca la formación de elícitores (marcadores externos), que inducen respuestas de defensa, haciendo que la planta produzca diversas sustancias además de las fitoalexinas. defensa de la planta mediante el mecanismo SAR y por otro lado provoca cambios en la pared celular del hongo, fraccionándola en una serie de elicitores, y activando el proceso inmunológico anteriormente descrito. El ión fosfito ejerce un efecto directo en interrumpir el metabolismo del hongo. La aparición de los Fosfitos A finales de la década de los 70, apareció un nuevo fungicida llamado “Chipco Signature” cuyo ingrediente activo era el FosetylAl, y llegó a convertirse en la piedra filosofal para combatir diversas enfermedades fúngicas, especialmente las que padecían los céspedes de los campos de golf y el denominado “desecado de las coníferas”. Fosetyl-Al, una vez absorbido por la planta se convierte en el ión fosfito (= fosfonato) PO³-. Una importante evidencia quedaba demostrada, el ión fosfito era el principal responsable de la acción fungicída del Fosetyl-Al. Después de caducar la patente del Fosetyl-Al recientemente, multitud de empresas de fitoquímicos lanzaron al mercado diferentes formulaciones parecidas, pero cuyo principal ingrediente es el ión fosfito en forma de sales como: fosfito potásico, fosfito amónico, fosfito de sodio, fosfito de calcio, fosfito de magnesio y fosfito de aluminio. 12 de enero de 2009 El efecto directo del ión fosfi- Acción del fosfito y del quitosano en ciertos hongos y en la célula vegetal. especialmente frente a hongos de la clase Oomicetes (por ejemplo, Phytoftora) y además la molécula es un aporte nutricional en cuanto a P y K. Su actividad fúngica es doble: Por una parte, está implicado en activar los sistemas naturales de to sobre el metabolismo del hongo radica en que este ión compite con el fósforo en diversas rutas metabólicas catalizadas por diversas enzimas fosforilativas, por ejemplo, en la fosforilación del AMP a ADP, y de éste a ATP. De esta manera, los procesos implicados en transferencia energética del hongo, sufren un considerable retraso e incluso pueden llegar a bloquearse. El efecto general producido en el hongo, po- Funcionamiento de los fosfitos El ión fosfito es un compuesto relativamente sencillo pero de una gran importancia en sanidad vegetal: presenta un efecto fungicida, Si el fosfito es aplicado a la raíz es fácilmente absorbido y transportado en forma basipétala a través del xilema. En cambio, si es aplicado foliarmente, es fácilmente absorbido y transportado acropétala por el floema. Dirección: Maria Auxiliadora 721, Santiago. Chile. Teléfono: (56-2) 512 4007. Fax: (56 2) 552 8931. E-mail: osvaldo.rubilar@biorend.cl – Website: www.biorend.cl Página 2 Volumen 1, nº 1 Biorend es preparado a partir de caparazones de Centollas de dría compararse a un estado de ausencia total de fósforo disponible en la planta para cubrir las necesidades del hongo. Asimismo, el ión fosfito, al ser sistémico e ingresar fácilmente en la planta, facilitando la distribución de los elementos nutritivos (P y K) con los que está unido químicamente. El Fosfito Potásico gracias a la particular forma en la que se presenta el elemento fósforo (ión fosfito), es capaz de producir un rápido estímulo de importantes procesos metabólicos en las plantas, de distintos tipos de estrés: bióticos y abióticos. Es sabido que el desarrollo de ayuda a disminuir la sensibilidad de la planta a ataques de patógenos, aumentando la síntesis de calosa, lignina, suberina y otras sustancias que refuerzan las paredes celulares. También la presencia en las plantas de fitoalexinas y enzimas hidrolíticas, como la quitinasa, que también forman parte de los mecanismos endógenos de resistencia, favorece la superación de estos ataques. El Fosfito Potásico ayuda a reforzar las defensas de las plantas y a la mayor eficacia de los mecanismos naturales de resistencia tras el ataque de un fitopatógeno o de condiciones abióticas de estrés. en su composición química, la única diferencia es la adición de un átomo de oxígeno en cada caso, lo que hace que cada uno de estos compuestos tenga notables diferencias en cuanto a la naturaleza de las reacciones que provocan las moléculas resultantes. Como los oxígenos son las diferencias entre la fuente de fósforo tradicional y el fosfito. El fosfito es un átomo de fósforo combinado con tres de oxígeno (PO3³-) mientras que el fosfato posee el mismo átomo de fósforo, pero combinado con cuatro de oxígeno (PO4³-). La diferencia biológica entre estos dos compuestos es destacable aunque químicamente sean muy similares . El fosfito es muy activo en la planta, especialmente debido a que es ligeramente inestable, y tiende a reaccionar con todo. El fosfito es muy soluble en agua, y es fácilmente absorbido por la planta tanto a través de las raíces como de las hojas. Por otro lado, la composición química de un fosfato es muy parecida a una roca. De hecho, los tradicionales abonos de fósforo son manufacturados a partir de yacimientos minerales y deben ser administrados en grandes cantidades para obtener un buen resultado. La razón es porque el fosfato es muy CH3 CH3 O C O C OH NH O O O OH NH O C OH NH H2O Medio alcalino O O n y CH3COO-M+ CH3 OH x n = x+y, y > 0,6 n O NH2 y Obtención de quitosano mediante la hidrólisis alcalina de quitina. muchas enfermedades, como las debidas a agentes del orden Peronosporales, se ve favorecido por condiciones ambientales húmedas unido a órganos y tejidos tiernos o débiles, que a menudo están presentes en las fases más críticas del cultivo de ciertas plantas (trasplante, poda, daños por viento, exceso de nitrógeno, etc.). Otras de las implicancias en el uso de Fosfito Potásico, que Diferencias entre Fosfato y Fosfito Como sabemos, la tradicional fuente de fósforo, ha sido como ácido fosfórico (H3PO4). El ácido fosfórico, cuando se neutraliza con una base, como puede ser el amonio o el potasio, forma una sal o fosfato. Si comparamos al carbón, con el dióxido de carbono (CO2), o el venenoso gas monóxido de carbono (CO), todos se parecen estable. Por lo que de un modo u otro, a la planta le llega muy poca cantidad de la que aplicamos al suelo. No es sorprendente que los tradicionales abonos fosfóricos contengan fosfato. El fosfato se encuentra en la naturaleza tal cual, y su extracción y procesamiento es realizada desde hace casi un siglo. QUÍMICA DEL FOSFITO Y EL QUITOSANO Fosfito y Ácido Fosforoso Al disolver el óxido de potasio y anhídrido fosforoso en agua se obtiene fosfito de potasio, según las siguientes reacciones: K2O + H2O → 2KOH P2O5 + 3H2O → 2H3PO3 + O2 Donde a diferencia del fosfato (PO4³-), en el fosfito (PO3³-) un hidrógeno se enlaza directamente con el fósforo. Por lo tanto, en solución acuosa la combinación de ambas especie es la siguiente: H3PO3 → HPO(O-)2 + 2H+ 2KOH → K++ OHH3PO3 + 2KOH → K2HPO3 + 2H2O Donde el K2HPO3 es el fosfito de potasio. Biorend como inductor SAR Biorend es un producto orgánico, biodegradable, no tóxico ni contaminante, el cual está formulado a partir de β(1→4)-2amino-2-deoxi-D-glucopiranosa (o poli-D-glucosamina), normalmente llamado quitosano, que es un biopolímero considerado orgánico, pues se obtiene de la degradación controlada de la β(1→4)-2acetamido-2-deoxi-Dglucopiranosa (o poli-N-acetilD-glucosamina), comúnmente llamado quitina, la cual es el segundo biopolímero más abundante en la naturaleza y que está presente en la capara- “El Fosfito de Potasio y el Biorend son capaces de producir en conjunto una rápida estimulación sistémica de importantes procesos metabólicos en las plantas” Dirección: Maria Auxiliadora 721, Santiago. Chile. Teléfono: (56-2) 512 4007. Fax: (56 2) 552 8931. E-mail: osvaldo.rubilar@biorend.cl – Website: www.biorend.cl Página 3 Volumen 1, nº 1 zón de artrópodos (crustáceos, insectos, etc.), moluscos (mono– valvos, bivalvos y cefalópodos) y talofitas (algas y hongos). Como ya dijimos antes, los elicitores son compuestos químicos naturales o sintéticos que activan o estimulan la resistencia sistémica adquirida (SAR) de las plantas. Estos compuestos no poseen necesariamente una acción directa sobre patógenos pero restringen el desarrollo de estos al provocar reacciones locales de hipersensibilidad, acumulación de ácido salicílico, síntesis de fitolexinas, un engrosamiento y endurecimiento de la pared celular. Por lo tanto, Biorend actúa como un inmunoestimulante o activador de los mecanismos SAR en la planta. El quitosano, componente activo del Biorend, puede hacerle frente a una variedad de hongos y bacterias por sus propiedades fungistáticas y bacteriostáticas, inhibiendo a estos patógenos. Para tal efecto, el quitosano, al tener un ión positivo con un grupo amino (NH2) atrae moléculas cargadas negativamente. das las plantas producen quitinasa. A su vez, se ha demostrado que la presencia de glucosamina (monómero del quitosano) en la composición del suelo provoca un aumento en la masa radicular absorbentes, lo cual da lugar a un aumento del vigor de la planta. La primera reacción que se observa en la parte foliar es un fortalecimiento de los ápices que toman un color verde intenso, con el borde de las hojas ligeramente rizado. Esto es debido a que la glucosamina induce en la planta una respuesta semejante a la que daría lugar si intentara defenderse de un ataque por hongos, nemátodos o insectos, lo cual da lugar al aumento de vigor Además, una vez aplicado en forma foliar o radicular, proporciona a la planta protección contra infecciones de hongos, por la rápida expresión de un número de respuestas de defensa de la planta, incluyendo la formación de barreras estructurales en los sitios donde los hongos intentan atacar al vegetal. Finalmente, el quitosano Biorend es formulado con quitosano elaborado a partir de productos marinos libres de contaminación. ner al fosfito estable en solución acuosa, especialmente si se mantiene el producto a pH no superior a 6,0. Además el carbonilo del grupo acetamida del quitosano no posee halógenos en posición α, por lo que no es posible que el fosfito se oxide ni que el quitosano se altere en su composición. Asimismo, la incorporación de ácido hidroxibenzoico o alguno de sus derivados contribuye a reforzar la estabilidad del fosfito en solu- CH3 CH3 O C O C OH NH O OH H2O + yNaOH O O NH O C OH NH O O n y CH3 COO-Na+ CH3 OH x n = x+y, y > 0,6 n O NH2 y Reacción de Perkow entre fosfito de trialquilo y un carbonilo halogenado en posición α de un derivado halogenado del quitosano. Dado que el quitosano del Biorend no está halogenado no hay posibilidad de que la alta reactividad del fosfito interactúe con él, impidiendo que el fosfito penetre al tejido de la planta. Su actividad antibacteriana ha sido explicada por el entrecruzamiento entre el quitosano (que es un policatión) y los aniones presentes en la superficie bacteriana, provocando alteraciones en la permeabilidad de la pared celular. Por otra parte, de la misma forma que los fosfitos, el quitosano de Biorend puede estimular a la planta a gatillar su mecanismo SAR para hacerle frente a hongos y bacterias. Cuando las plantas son infectadas por hongos, sintetizan una enzima llamada quitinasa, que degrada la quitina, principal componente de la pared de las células del hongo. Pero no to- estimula las hormonas de las plantas que son responsables del crecimiento de la raíz, y además de promover el crecimiento y la protección contra ataques a las plantas, el quitosano puede ayudar a mejorar la actividad de las bacterias benéficas para la planta. Fosfito y Quitosano Para la formación estable de fosfito de dialquilo y trialquilo asociados a otra moléculas, debe existir un carbonilo (C=O) con un halógeno en posición α y un medio ácido (reacción de Perkow). Desde este punto de vista, las condiciones ácidas del Biorend contribuyen a mante- ción acuosa, evitando que se oxide a fosfato. Por otra parte, como ácido fosforoso (H3PO3) el fosfito es más efectivo si se aplica con carbonato de potasio (K2CO3). La aplicación conjunta de fosfito de potasio y Biorend en riego y/o aspersión no presenta incompatibilidad desde el punto de vista químico. Por el contrario, el ambiente ácido del Biorend es favorable para la estabilidad de almacenamiento del fosfito y a su vez el fosfito puede amplificar la alarma gatillada por el quitosano en la planta de la misma forma como el quitosano lo hace combinado con el ácido salicílico, proporcionando de esta forma excelentes resultados sinérgicos a la hora de realizar una estimulación SAR de la planta, lo cual se ve reflejado en un incremento de la masa radicular y foliar del vegetal. REFERENCIAS Primo Rugera, E., (2003). Química Orgánica Aplicada: De la molécula a la Industria. Tomo I. Eds. Reverté. p. 746. Mathur, N.K., Narang, C.K. (1990). Chitin and chitosan, versatile polysaccharides from marine animals. J. Chem. Educ. 67(11):938942. Benhamou, N. (1992). Ultrastructural and cytochemical aspects of chitosan of Fusarium oxysporum f. sp. radicis – lycopersici, agent of tomato crown and root rot. Phytopathology, 82:1185-1193. Fosfito de potasio. En: http:// www.bonsaimenorca.com/ Revisado el 11-12-2008. RECOMENDACIÓN Y PROMOCIÓN COMBI-PACK POR LANZAMIENTO Fosfito de potasio (36 P2O5-33 K2O, pH neutro): 2,5 Lt/Ha. Biorend foliar: 5,0 Lt/Ha. Mojamiento: Dependerá de la especie vegetal y/o frutal. Costo Total : USD 50/Ha por aplicación más IVA. “El fosfito puede amplificar la alarma gatillada por el quitosano en la planta de la misma forma como el quitosano lo hace combinado con el ácido salicílico ” Dirección: Maria Auxiliadora 721, Santiago. Chile. Teléfono: (56-2) 512 4007. Fax: (56 2) 552 8931. E-mail: osvaldo.rubilar@biorend.cl – Website: www.biorend.cl