Rol del silicio en las plantas
El silicio es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre (1), encontrándose predominantemente en forma de silicatos, cuarzo, SiO2 y sílice (2). La concentración de silicio en el suelo oscila entre el 1-45%, siendo la composición mineral de éste un factor determinante en la disponibilidad del silicio para las plantas (1), las cuales lo absorben en forma de ácido ortosilícico Si (OH)4 (3).
Si bien el silicio no está considerado un elemento esencial para el crecimiento y desarrollo de las plantas (4), ya que sin él pueden cumplir su ciclo, el aporte de silicio al cultivo tiene numerosos beneficios.
Silicio y estrés abiótico
El silicio contribuye a la superación de estreses de tipo abiótico, como salinidad, sequía y tolerancia a metales pesados.
El silicio influencia positivamente la resistencia frente a sequía por parte de las plantas al formar una capa de silicio debajo de la epidermis de las hojas, reduciendo las pérdidas de agua por transpiración (5).
Por otro lado, el silicio puede mejorar la resistencia a la salinidad por parte de los cultivos. En tomate (6), el silicio puede aumentar la capacidad de retención de agua, bajando así la concentración de sal en la planta y aumentando su tolerancia. También, el silicio contribuye a aliviar el estrés por salinidad al inhibir la absorción de iones Na+ (7) y Cl- (8).
Por último, el silicio tiene la capacidad de aliviar el efecto de toxicidad por presencia de metales. Por ejemplo, (9) se ha reportado que concentraciones de silicio de 700-2800 µM en la solución nutritiva alivia la toxicidad por aluminio (Al) en algodón.
Silicio y estrés biótico
El silicio, al acumularse en las paredes celulares, forma una barrera física que confiere resistencia a las plantas frente al ataque de patógenos e insectos (10). Por otro lado, la presencia de silicio en los tejidos de las plantas entorpece el ataque de insectos al provocar daños en sus mandíbulas.
Además, el silicio activa el sistema de defensa de las plantas, haciéndolo más eficiente en respuesta a un estímulo exógeno. El silicio activa la expresión de genes involucrados en la síntesis de ácido jasmónico y etileno, así como también de genes involucrados en la respuesta a estrés. Por ejemplo, se ha detectado que plantas de tomate tratadas con silicio y expuestas a R. solanacearum activaron las rutas del ácido jasmónico y etileno aumentando la resistencia frente al patógeno (11).
Ejemplos de enfermedades inhibidas al aplicar silicio en diversos cultivos
Fuente: Sonail, Jana and Byoung Ryong Jeong, 2014 (12)
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- Cicatriza heridas, que actúan como fuente de ingreso de patógenos.
- Tiene acción deshidratante, absorbiendo humedad de esporas e hifas provocando su deshidratación e inhibiendo su desarrollo.
- Potencia el mecanismo de defensa natural de las plantas.
- Forma una barrera física en las paredes celulares, que evita el ingreso de patógenos y aumenta la resistencia de los tejidos.
Referencias
1. Sommer, M., Kaczoek, D., Kuzyakov, Y., Breuer, J., 2006. Silicon pools and fluxes in soils and landscapes–a review. J. Plant Nutr. Soil Sci. 169, 310–329.
2. Ma, J.F., Takahashi, E., 2002. Soil, Fertilizer and Plant Silicon Research in Japan. Elsevier, Amsterdam.
3. Grégoire, C., Rémus-Borel, W., Vivancos, J., Labbé, C., Belzile, F., and Bélanger, R. R. (2012). Discovery of a multigene family of aquaporin silicon transporters in the primitive plant Equisetum arvense. Plant J. 72, 320–330. doi: 10.1111/j. 1365-313X.2012.05082.
4. Epstein, E., and Bloom, A. J. (2005). Mineral Nutrition of Plants: Principles and Perspectives, 2nd Edn. Sunderland: Sinauer Associates Inc.
5. Gong, H. J., Chen, K. M., Chen, G. C., Wang, S. M., and Zhang, C. L. (2003). Effects of silicon on growth of wheat under drought. J. Plant Nutr. 26, 1055–1063. doi: 10.1081/PLN-120020075.
6. Romero-Aranda, M.R., O. Jurado and J. Cuartero, 2006. Silicon alleviates the deleterious salt effect on tomato plant growth by improving salt water status. J. Plant Physiol., 163: 847-855.
7. Zhu, Y., and Gong, H. (2014). Beneficial effects of silicon on salt and drought tolerance in plants. Agron. Sustain. Dev. 34, 455–472. doi: 10.1007/s13593-013- 0194-1.
8. Shi, Y., Wang, Y., Flowers, T. J., and Gong, H. (2013). Silicon decreases chloride transport in rice (Oryza sativa L.) in saline conditions. J. Plant Physiol. 170, 847–853. doi: 10.1016/j.jplph.2013.01.018
9. Li, Y.C., AK Alva and M.E. Sumner, 1989. Response of cotton cultivars to aluminium in solutions with varying silicon concentrations. J. Plant Nutr. 12:881-892.
10. Yoshida, S., S.A. Navasero and E.A. Ramirez, 1969. Effects of silica and nitrogen supply on some leaf characters of the rice plant. Plant Soil, 31: 48-56.