Los brasinoesteroides, usos potenciales en tecnología poscosecha

Los brasinoesteroides son hormonas vegetales esteroides que promueven el desarrollo de las plantas y pueden desencadenar respuestas específicas contra condiciones ambientales adversas. Es por ello que estas sustancias son muy utilizadas de forma exógena a nivel de cultivos. Sin embargo, la aplicación aún no está incluida en la lista habitual de prácticas en la poscosecha. 

Los brasinoesteroides se clasifican como fitohormonas; estructuralmente, son similares a las hormonas esteroides animales y, al igual que sus homólogos animales, regulan la expresión de múltiples genes, intrincadas vías metabólicas y el desarrollo programado de la morfogénesis. 

Los brasinoesteroides pueden aparecer en forma libre o conjugados con azúcares o ácidos grasos, y no son tóxicos y son  inofensivos para el medio ambiente. Debido a esto, se utilizan ampliamente para aumentar el rendimiento de cultivos hortícolas. 

Presencia y papel en las plantas

Los brasinoesteroides están presentes en diversas partes de las plantas, como semillas, raíces, tallos, hojas y frutos. Su deficiencia afecta la división celular, lo que provoca un desarrollo anormal en ausencia de luz (esterilidad, fotomorfogénesis alterada etc).

Juegan un papel crucial en otros procesos como el desarrollo de óvulos, anteras y polen, en la erección de las hojas, el tamaño de las semillas y la floración, así como el desarrollo de los frutos. 

Además, los brasinoesteroides están involucrados en numerosos procesos como el desarrollo de las plantas, incluida, la germinación de las semillas, la formación de estomas y el alargamiento del tallo, en la presencia de luz. 

También regulan hasta cierto punto la tolerancia al estrés biótico y abiótico, incluida la salinidad, el calor, el frío y la sequía ya que inducen genes que responden al estrés a través de una cascada de señalización. Median las respuestas adaptativas, activan los antioxidantes y regulan positivamente los osmoprotectores.

Una extensa investigación reveló que, si bien el 24-epibrasinolida (un tipo de brasinoesteroide) exógeno puede aumentar significativamente el rendimiento en una variedad de especies de plantas, los resultados pueden variar dependiendo de los factores ambientales, el método de aplicación y el estado de desarrollo vegetal. 

Los dos métodos más utilizados en el campo son la inmersión y aspersión foliar. En poscosecha, la forma de aplicación de brasinoesteroides que está comenzando a ser más utilizada es la inmersión.

Obtención de brasinoesteroides

Dado que el aislamiento y la identificación de estas sustancias naturales es un proceso costoso, hace unos años se evaluaron brasinoesteroide sintéticos o semisintéticos.

Cuando se utilizan en el campo, los tratamientos con brasinoesteroide naturales se degradan rápidamente. Se han sintetizado varios análogos y se han experimentado las acciones de varios de ellos. Por ejemplo, los espirostánicos sintéticos, como el DI-31 (o BB-16) y el DI-100, resisten mejor la degradación que las formas naturales. 

DI-31 es un polímero de acrilamida y 3-hemi maleato de DI-31. Este compuesto tiene una tasa de liberación más lenta del ingrediente activo y eventualmente puede tener efectos fisiológicos más duraderos. 

Teniendo en cuenta la estructura de los brasinosteroide, los grupos funcionales alternativos, como hidroxilo, podrían ser reemplazados por el flúor en la posición 2, lo que resulta en una mayor actividad . Aunque el uso de alternativas sintéticas a los brasinosteroides naturales podría ser cuestionado, su búsqueda a través de la relación estructura-función es un paso adelante en la comprensión de sus efectos y tiene como objetivo encontrar sustancias con funciones similares que puedan producirse en mayor cantidad y a bajo costo.

Estructura química de un brasinesteroide

Formas de acción y efectos 

La cascada de señalización de brasinoesteroides se ha descubierto mediante investigaciones genéticas y bioquímicas. Se han identificado los componentes moleculares, incluidas las quinasas receptoras de la superficie de las células y núcleos celulares que reconocen brasinosteroides y regulan factores de transcripción.

Estudios recientes han demostrado varias formas en que la fosforilación modifica los factores de transcripción de brasinoesteroides e identificaron varias proteínas como componentes de señalización de estos compuestos. Los factores de transcripción cruciales involucrados en la señalización de brasinoesteroides son BZR1 y BES1, que sirven como reguladores de señales múltiples de los eventos de crecimiento y desarrollo de las plantas. Los mutantes con deficiencia de brasinoesteroides muestran fenotipos constitutivamente anómalos.

Cuando la brasinolida, el brasinoesteroide más común, está ausente o presente en concentraciones por debajo de un cierto umbral, no inhibe la biosíntesis de la vía de brasinoesteroides. Existe una brecha considerable entre el complejo receptor y los eventos de señalización posteriores en la vía de señalización brasinoesteroide.

En los últimos años, algunos autores han propuesto varios mecanismos para la exportación de brasinoesteroide desde células vegetales: transporte activo, difusión libre y vía secretora por el retículo endoplásmico. 

Aunque el papel de los brasinoesteroides en la regulación de la inmunidad de las plantas es bien conocido, los mecanismos de acción específicos y su influencia en la susceptibilidad o resistencia de las plantas a las enfermedades dependen en gran medida de la especie y de cómo responden a patógenos, insectos o amenazas similares. 

Se ha estudiado el papel de brasinoesteroide en la síntesis de especies reactivas de oxígeno (ROS) y antioxidantes, y la interferencia entre brasinoesteroide y ROS parece ser ambigua. La aplicación foliar de brasinoesteroide aumenta significativamente la tolerancia al estrés por calor al aumentar la expresión de los genes envueltos en la formación del cofactor nicotinamida adenina dinucleótido fosfato (NADPH) y los genes homólogos de la oxidasa respiratoria, una enzima crucial relacionada con la producción de ROS. La señal brasinoesteroide media la NADPH para la producción de ROS, activa las proteínas quinasas mitogénicas y desencadena la fosforilación de proteínas que se dirige a los genes específicos de la protección celular. 

Estos ROS también median la tolerancia al frío. Se ha demostrado que la generación de ROS inducida por brasinoesteroide es esencial para el desarrollo de la tolerancia al estrés.

Por otro lado, los brasinoesteroides también pueden promover un aumento en el contenido de antioxidantes y en la eliminación de ROS, dependiendo de la edad de la planta y el tipo de tejido vegetal.

Fuentes

Massolo, J. F.; Díaz, A. A. (2024). Brassinosteroid biology, potential uses in post-harvest technology and future challenges. Postharvest Biology and Technology, 212: 112853.

Imágenes

https://mundoagropecuario.com/avance-significativo-realizado-en-la-tecnologia-de-forma-de-cristal-de-los-brasinoesteroides-naturales-reguladores-del-crecimiento-endogeno-de-las-plantas/  Acceso el 01/06/2024.

https://www.eladerezo.com/salud-y-bienestar/verdades-y-mitos-sobre-las-frutas-y-las-hortalizas.html  Acceso el 01/06/2024.