Microgeles y nanogeles con hierro pueden mejorar la germinación de las plantas de pepinos

Un estudio publicado en el Journal of Agricultural and Food Chemistry muestra que este tipo de polímeros podrá en el futuro achicar el tiempo, el espacio y el costo de este cultivo favoreciendo la producción sostenible de alimentos

Por Thais Szegö  |  Agência FAPESP – Un experimento a cargo de investigadores de la Universidade de Franca (Unifran), en el interior del estado de São Paulo, Brasil, demostró que el uso de micro y nanogeles con hierro se erige como una alternativa para optimizar el proceso de germinación de las semillas de pepino.

El referido trabajo contó con la colaboración de investigadores del Laboratorio Nacional de Luz Sincrotrón del Centro Nacional de Investigaciones en Energía y Materiales (LNLS-CNPEM) y del Centro de Energía Nuclear en la Agricultura de la Universidad de São Paulo (Cena-USP).

Los microgeles y los nanogeles constituyen un tipo de polímeros, sistemas coloidales con una estructura interna similar a un gel (se hinchan cuando se los expone a la acción de un solvente) y un tamaño que varía de algunos micrones (microgeles) hasta los nanómetros (nanogeles). Los sistemas poliméricos se utilizan de diversas maneras en la agricultura, pues promueven la liberación controlada de productos agroquímicos y son compuestos inductores de la absorción del agua.

Se empleó el pepino (Cucumis sativus) en este proyecto debido a que ocupan un puesto destacado entre las hortalizas cultivadas e ingeridas globalmente, y comúnmente se lo emplea como modelo en estudios agrícolas. Está clasificado entre los cuatro vegetales que más se plantan en el mundo, después del tomate, el repollo y la cebolla.

En el estudio, los autores efectuaron dos comparaciones. Una de ellas cotejó la utilización del tratamiento con polímeros puros mediante el empleo de agua únicamente. En tanto, en la otra se analizaron las diferencias entre el tratamiento con polímeros con hierro y el realizado con agua y hierro.

Los resultados, publicados en el Journal of Agricultural and Food Chemistry, indican que el empleo de los polímeros puros o con hierro estimuló el proceso de germinación y el crecimiento de la planta. “Asimismo, el nanogel con hierro fue capaz de transportar una mayor concentración de la sustancia a determinadas áreas celulares [el embrión y el cotiledón] de la semilla, lo que puede evaluarse aplicando una técnica denominada fluorescencia de rayos X. Esto estimuló una mejora en el tamaño de la raíz y del tallo”, comenta Eduardo Molina, químico industrial, investigador de la Unifran y coordinador del estudio, que contó con apoyo de la FAPESP.

Una prueba de seguridad

La posible toxicidad de los polímeros empleados también se evaluó mediante la realización de ensayos con peces cebra que fueron expuestos al material durante 96 horas. El resultado fue negativo, es decir que el material se mostró seguro para su aplicación sin riesgo de contaminación.

De acuerdo con los autores, las conclusiones a las que se arribó ponen en evidencia los beneficios que se le aportan al desarrollo de las plantas y no dejan dudas acerca de las mejoras que este método puede ofrecerle a la agricultura, sin el riesgo de impactar negativamente en el medio ambiente.

“Los resultados obtenidos hasta ahora son prometedores, pero se los ha puesto a prueba solamente a escala de laboratorio, con control de temperatura, humedad y exposición a la luz”, subraya Molina. “Posteriormente, después de validar los resultados en distintos cultivos, necesitaremos colaboradores para la concreción de experimentos a escalas mayores”, añade.

El investigador explica a su vez que durante las próximas etapas el equipo pretende evaluar el efecto del tratamiento en las semillas durante todo el estadio de crecimiento de la planta, no solamente durante la germinación. “Asimismo, pretendemos utilizarlo como sistema de liberación controlada para la nutrición de las hojas”, comenta.

Estos próximos pasos del proyecto también aportarían novedades sumamente útiles para la agricultura, ya que los estudios de otros científicos indicaron que este tipo de tratamiento posee potencial como para promover una restauración considerable del pigmento verde de las plantas de pepino con deficiencia de hierro, una sustancia esencial para la nutrición y el cuidado de los vegetales, sin inducir ningún efecto adverso.

Durante los últimos años, los micro y los nanogeles han venido teniendo un empleo significativo en contextos agrícolas con miras a mejorar la salud de las plantas y la producción de alimentos, a los efectos de permitir el cultivo de más y mejores vegetales, más rápido, en menos espacio y a un menor costo. “De este modo, podrán ayudar a suplir la demanda cada vez mayor de una producción sostenible de alimentos para una población mundial que aumenta continuamente.”

Puede leerse el artículo intitulado Facilitating Seed Iron Uptake through Amine-Epoxide Microgels: A Novel Approach to Enhance Cucumber (Cucumis sativus) Germination en el siguiente enlace: pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.4c01522.