Papel del sodio en las plantas

Papel del sodio en las plantas

El sodio (símbolo Na, del latín Natrium) es un elemento químico de la tabla periódica de los elementos que tiene el número atómico 11. En su estado puro, es un metal blando, ceroso, plateado y reactivo.
En el suelo, este elemento está presente solo en compuestos, principalmente como sales (y, por lo tanto, en forma iónica Na +).
Se adsorbe en minerales de arcilla, con enlaces más débiles que el potasio y tiene una alta propensión a ser eliminada.
Por lo tanto, la dinámica de este elemento en el suelo está vinculada no solo a la matriz del suelo del suelo, sino también a la característica pluviométrica y la presencia de agua subterránea en el subsuelo.
En áreas caracterizadas por lluvias intensas, el sodio se elimina (se lava) hacia las capas más profundas, mientras que en áreas áridas o semiáridas hay una acumulación de sodio en las capas más superficiales, porque la tasa de evaporación excede la de precipitación. Incluso en presencia de acuíferos salobres puede haber una acumulación en el suelo que, como en climas áridos o semiáridos, puede contribuir al deterioro de la estructura del suelo que afecta negativamente el equilibrio agua-aire. Finalmente, a medida que aumenta el contenido de Na, el pH tiende a la alcalinidad.
Incluso el uso de fertilizantes y pesticidas que contienen este elemento en sus formulaciones puede causar acumulación en el suelo con las consecuencias antes mencionadas.
A nivel del metabolismo de la planta, el sodio realiza funciones importantes pero, en muchos casos, puede ser reemplazado en su función por potasio (K).
Las plantas pueden completar su ciclo de vida incluso sin este elemento (con la excepción de los quenopodiaceos que se benefician en términos de mejores rendimientos cualitativos y cuantitativos). Sin embargo, sigue siendo un componente valioso de las plantas, destinado a la alimentación animal. De hecho, el sodio aumenta la palatabilidad de la hierba (pasto, heno, ensilaje). Los animales tienden a introducir más materia seca (incluso hasta un 10% más), aumentando la productividad.
En quenopodiacee, como la remolacha azucarera, el sodio supervisa la síntesis de glucosa y la conversión a fructosa, que luego se almacena en la raíz.
Además, en las plantas, el sodio controla la presión osmótica celular, lo que permite un uso más eficiente del agua incluso si, como se mencionó, en algunos procesos metabólicos y osmorreguladores, los iones Na pueden sustituir a esos K y viceversa.
El papel del sodio, sus funciones y la resistencia de las plantas a este elemento también cambian según las especies y los cultivares.
Por lo tanto, dependiendo del grado de tolerancia a la sal (especialmente con el catión Na +), las plantas se pueden dividir en dos grandes grupos: Alofite y Glycophytes. Los halófitos son muy resistentes a la sal y típicamente están presentes en ambientes salobres, mientras que los glucófitos no son muy resistentes a la sal y viven solo en ambientes con bajas concentraciones de sal.
Además, mientras que los Glycophytes limitan el flujo iónico hacia el brote a través de un control a nivel de la raíz del xilema (tejido vascular que transporta agua e iones desde la raíz al resto de la planta), los Halofitos tienden a absorber y transportar el ion Na + más rápidamente a la parte aérea de la planta, de modo que las raíces, por lo general, tienen concentraciones más bajas de cloruro de sodio que el resto de la planta.
La supervivencia de los halófitos en ambientes salobres está vinculada a un equilibrio osmótico que se logra a través de la compartimentación intracelular de iones tóxicos en la vacuola, a través de un proceso de transporte activo. Este proceso, en síntesis extrema, influye en el equilibrio energético de la planta, que puede mostrar una disminución del crecimiento de los órganos foliares y entrenudos hasta la presencia de necrosis, especialmente en la parte distal de las láminas foliares y de los brotes jóvenes.
La relación entre la absorción de K + en comparación con el Na + varía según la especie, la presencia de los dos elementos en el suelo y en el agua de riego.
Por lo tanto, en sustratos de sal, el crecimiento del brote se reduce en comparación con el crecimiento de la raíz.
Algunas de las respuestas de alargamiento de la hoja más importantes después del estrés salino son atribuibles al cambio en el estado del agua de la hoja misma. De hecho, al eliminar la sal de las áreas que rodean la raíz, se reanuda el crecimiento de las hojas, lo que sugiere que la única razón por la que se redujo el crecimiento fue atribuible al estrés hídrico y no a la toxicidad de la sal.
Sin embargo, la variabilidad de los efectos de la presencia de sodio en las plantas es tan alta que en muchas especies herbáceas y árboles frutales, sin embargo, concentraciones demasiado altas de estos iones son tóxicas. La inhibición del crecimiento y los problemas con las hojas, como la clorosis y la necrosis en las hojas maduras, ya ocurren a niveles bajos de NaCl. En este caso, el estrés hídrico no es el problema de mayor interés.

A altas concentraciones de sales, algunas enzimas pueden activarse y desactivarse dependiendo del efecto inducido por la sal en toda la planta.
Entre las causas de la acumulación de sodio en las plantas, la salinidad del suelo, como se mencionó, es el factor principal que hace que el suelo no sea apto para la agricultura y, por lo tanto, limita la productividad de las plantas cultivadas, particularmente en áreas con un clima mediterráneo que También en función del cambio climático y el uso imprudente de fertilizantes y pesticidas tienden a desertificar.
En detalle, los efectos del exceso de sodio en las plantas son los siguientes:
1. la inhibición del crecimiento y los problemas inherentes a las hojas como clorosis: presencia de manchas en las hojas y necrosis: presencia de zonas muertas, que en las hojas maduras ya están presentes en niveles bajos de NaCl. La inhibición del crecimiento es el efecto primario que conduce a otros síntomas, aunque se ha observado que la muerte celular programada (PCD) también puede ocurrir en casos de shock grave de salinidad;
2. una aceleración del desarrollo y senescencia prematura con la consiguiente muerte durante la exposición prolongada a la salinidad;
3. induce la síntesis de ácido abscísico (ABA, una hormona vegetal) que, una vez que alcanza los estomas, ordena su cierre, con la consiguiente disminución de la fotosíntesis debido a la ingesta reducida de CO2, un factor que causa una disminución en las hojas de los productos de fotosíntesis, lo que limita la brote el crecimiento debido a la disminución de la ingesta de carbohidratos necesarios. De esta manera, hay una reducción en la absorción de nutrientes y sal con un gasto energético relativamente menor para la compartimentación de las sales.
Además, un exceso de iones de sodio a nivel de la superficie de la raíz interfiere sobre todo en la absorción de la planta con respecto al K + pero también de otros macroelementos y microelementos.
El calcio (Ca2 +) juega un papel importante en la absorción entre sodio y potasio; De hecho, el aumento de la presencia de calcio en el suelo tiene un efecto protector sobre las plantas en general, y mucho más marcado para las plantas bajo estrés de sodio, favoreciendo el transporte de potasio y la selectividad de potasio / sodio.
Las plantas pueden tolerar el daño primario de la salinidad, implementando estrategias de defensa:
a) por excreción de sales en la vacuola, similar a la tolerancia al estrés osmótico;
b) tolerancia a la alteración del equilibrio iónico: requiere que los compuestos y los orgánulos puedan mantener propiedades normales incluso en la situación alterada; tolerancia indirecta: se produce mediante un cambio rápido en el metabolismo de la planta, tolerancia directa: involucra las propiedades de las membranas, en particular los lípidos y las proteínas. La propiedad más característica es la permeabilidad celular.
Del mismo modo, las plantas pueden intervenir contra daños secundarios, por ejemplo, mediante la implementación de la osmorregulación.
La deshidratación parcial se considera el primer mecanismo implementado por la planta en respuesta a un aumento repentino de la salinidad en el medio. Sin embargo, para que las plantas se consideren tolerantes, se requiere un aumento neto en la cantidad de solutos celulares para el crecimiento en un entorno salino. Este aumento debe ser suficiente para reducir el potencial osmótico del tejido por debajo del valor del medio de crecimiento, por lo que hay una reducción en el potencial de agua en la célula, favoreciendo la absorción de agua. Este proceso se llama «osmorregulación» o «ajuste osmótico», debido a una absorción activa de sales o iones inorgánicos con una acumulación preferencial en las vacuolas para preservar el citoplasma y las enzimas, para sintetizar solutos orgánicos («solutos compatibles») o ambos posibilidad.
Además, muchas plantas superiores pueden soportar el estrés salino con la capacidad de acumular diversos compuestos de nitrógeno solubles. De hecho, el nitrógeno juega un papel importante en la limitación de los efectos del estrés salino en el crecimiento de las plantas.
El mecanismo de acción es obviamente diferente entre halófitos y glucófitos.
En general, los halófitos muestran concentraciones crecientes de prolina con salinidad creciente en el tallo, en las raíces, rizomas e inflorescencias.
Los glucófitos tienen una capacidad diferente para acumular estos compuestos.
En plantas sometidas a estrés salino, la biosíntesis de proteínas generalmente disminuye, pero en muchas especies de plantas se han identificado proteínas inducidas por el mismo estrés.