Las plantas necesitan yodo, elemento recientemente reconocido como nutriente beneficioso para los cultivos.

“El yodo debería ser considerado un nutriente para las plantas”. Esa es la principal conclusión de un artículo científico publicado en septiembre 2020 por un grupo de investigadores de Italia. El yodo es reconocido como un elemento esencial para la salud de los seres humanos y animales de granja y ahora se ha descubierto que también las plantas necesitan yodo, en una dosis micro molar en la solución del suelo. Se describe por primera vez la presencia natural de proteínas yodadas en plantas superiores y han sido identificadas 82 proteínas yodadas. Basado en estudios fenotípicos, genómicos y proteómicos, se demostró que las plantas necesitan yodo para el crecimiento de hojas y raíces, una fotosíntesis eficiente (el proceso de convertir la luz del sol en energía química en la hoja), floración oportuna, mayor producción de semillas y la activación de un sistema de alarma temprano que defiende a la planta de daños por estrés abiótico y biótico. En áreas donde el suelo y el agua son naturalmente bajos en yodo, la deficiencia de yodo puede resultar en la pérdida de rendimiento del cultivo y la disminución de la calidad de los frutos. Para aportar este elemento de manera fácil y segura, mediante la fuente, dosis y momento correctos, existen productos comerciales que combinan yodo y nitrato de potasio en un solo fertilizante especializado, puesto que la demanda de yodo de la planta está bien sincronizada con aplicaciones típicas de nitrato de potasio como fuente de potasio en soluciones del suelo.

El yodo es un nutriente mineral necesario para las plantas

Los elementos que actualmente son considerados nutrientes esenciales para las plantas son C, H, O, N, P, K (nutrientes primarios), Ca, Mg, S (nutrientes secundarios), y Fe, Zn, Cu, Mn, B, Cl, Mo, Co y Ni (micronutrientes). Esta lista de nutrientes vegetales conocidos puede ahora ser ampliada con el elemento yodo, el primer micronutriente agregado desde la incorporación del Ni en 1987. En Italia, el Profesor Pierdomenico Perata, la Dra. Claudia Kiferle, su equipo en la Sant'Anna Scuola Universitaria Superiore en Pisa, y científicos vinculados con el Consiglio Nazionale delle Ricerche, Nápoles, han publicado ahora este importante nuevo descubrimiento: las plantas enlazan el yodo con 82 diferentes proteínas con funciones en importantes procesos biológicos, tales como la proteína Rubisco para una fotosíntesis eficiente en las hojas, o las enzimas de peroxidasa que defienden la planta del estrés abiótico y biótico y la enzima ATPasa, necesaria para suministrar energía para el crecimiento de la planta y el transporte de nutrientes. Una deficiencia de yodo en la planta puede ocasionar la pérdida de rendimiento, en forma similar a lo que puede ocurrir si la planta sufre de deficiencia de cualquier otro micronutriente. Para una producción óptima del cultivo se debería aplicar una dosis adecuada de yodo.

Qué es el yodo

El yodo es un elemento de la tabla periódica con el símbolo I y el número atómico 53. El yodo es un halógeno, un elemento clasificado en el mismo grupo que el cloro (Cl) y el bromo (Br). Los halógenos reaccionan fácilmente con metales como el sodio o el potasio. Algunos ejemplos son el cloruro de sodio (sal de mesa, NaCl) o el yoduro de potasio (KI) que se agrega a la sal, produciendo sal de mesa yodada para la salud humana.

Dónde existe naturalmente el yodo

El yodo está presente en todas partes, pero solo en cantidades pequeñas. La cantidad más alta de yodo se encuentra en los océanos, con una concentración media de 0,5 micro moles de yodo por litro de agua de mar. Por el contrario, la lluvia, la solución de suelo y el agua de riego contienen concentraciones más bajas (menos de 0,2 micro moles por litro). Además, típicamente, menos del 10% del yodo total en el suelo está disponible para ser absorbido por la planta. En humanos y animales de granja desórdenes tales como el bocio y el hipotiroidismo son causados por la falta de yodo, que altera la función de la tiroides.

El bocio endémico y el cretinismo en regiones altas y selva amazónica ha sido reconocido en la historia peruana, debido a la deficiencia natural permanente de yodo en estos suelos y plantas.

Investigaciones iniciadas en los 60’s prueban la persistencia de deficiencia severa de yodo y también que esta deficiencia es una causa de daño cerebral prevenible. Un programa para controlar los desórdenes por deficiencia de yodo para la población peruana fue creado en 1983 y fue totalmente implementada en 1986, con 90% de hogares reportados con acceso a sal yodada en 1998. 

Las plantas pueden absorber y acumular yodo.

Se ha sabido durante mucho tiempo que las plantas pueden absorber yodo con sus raíces y almacenar yodo en sus hojas y frutos. En muchos estudios previos se observó el beneficio de suplementar pequeñas cantidades de yodo para el crecimiento de las plantas y la resiliencia al estrés. Los investigadores en Italia (Scuola Superiore Sant’Anna en Pisa) han llegado a la misma conclusión después de revisar toda la evidencia publicada previamente: las plantas pueden acumular yodo porque es beneficioso para su crecimiento, para el metabolismo del nitrógeno, la resistencia al estrés por salinidad en la solución radicular y, particularmente, para la producción de antioxidantes por parte de la planta. Al igual que con otros micronutrientes, suministrar la dosis correcta (ni muy poco, ni demasiado) del nutriente es muy importante.

También es importante suministrar la forma correcta de yodo. Por ejemplo, el yodo presente en desinfectantes (yodo libre, I2 y yoduro I-) puede tener efectos dañinos en una dosis más baja, comparado con otras formas de yodo.

Por qué es necesario el yodo para las plantas

A pesar de los beneficios publicados acerca del yodo aplicado en la dosis correcta, el papel del yodo como nutriente para las plantas no ha recibido por parte de la comunidad científica la atención que merece. Hasta ahora. En una publicación recientemente divulgada se describe una serie de experimentos. Estos experimentos fueron realizados por un grupo de científicos en Pisa, Italia, y demuestran de qué forma las plantas necesitan el yodo.

Para estos experimentos se utilizó la Arabidopsis thaliana como planta modelo. Esta planta es de rápido crecimiento en el laboratorio (solo seis semanas de semilla a semilla) y todos los conocimientos sobre la genética y el metabolismo están compartidos en línea por científicos de todo el mundo.

Las plantas siempre contienen algo de yodo ya que se puede encontrar en pequeñas concentraciones en el aire y en el agua. De hecho, el yodo es agregado a un medio conocido de cultivo para estudiar la fisiología vegetal en la Arabidopsis. Para estudiar el efecto de la deficiencia de yodo en la Arabidopsis, el agua para preparar la solución del suelo se desmineralizó por medio de osmosis inversa y se usaron químicos ultrapuros para hacer la solución de nutrientes.

Sin la aplicación deliberada de yodo, el crecimiento y floración de la planta fueron mucho más lentos comparados con plantas a las cuales se les dio 0,2 o 10 micro moles de yodo por litro. La aplicación de yodo en concentraciones micro molares  aumentó el crecimiento de raíces y brotes, la producción de semillas y la floración adelantada.

Para averiguar por qué el crecimiento de la planta se encuentra comprometido con el uso de soluciones del suelo sin yodo, se investigó la respuesta genética de la planta a la presencia o ausencia de yodo en la solución del suelo. Los tratamientos con yodo regularon específicamente la expresión de varios genes involucrados en la fotosíntesis, la vía de respuesta al estrés del ácido salicílico (AS), la respuesta hormonal de la planta, la señalización de Ca2+ y la defensa de la planta al ataque de patógenos. La combinación de estos procesos confirma las observaciones previamente publicadas de que el yodo ayuda a las plantas a prevenir el daño del estrés biótico y abiótico.

Para comprobar si la respuesta en crecimiento de las plantas y en expresión genética fue única a la incorporación de yodo a una solución del suelo deficiente en yodo, ese mismo experimento se realizó usando el halógeno que más se parece a la estructura atómica del yodo: el bromo. Al contrario del yodo, ni la expresión genética ni el crecimiento de las plantas respondió al suplemento de bromo. Esto prueba que la respuesta de la planta al yodo es única y no puede ser reemplazada por otro elemento.

 

Finalmente, se descubrió que el yodo estaba incorporado en las proteínas vegetales proporcionando a las plantas isótopos radiomarcados con yodo, recuperados en las proteínas. Estas proteínas pueden ser enzimas o componentes de complejos estructurales que son necesarios para todas las funciones celulares y para la colaboración y comunicación con otras células en y entre los órganos de la planta.

Las proteínas yodadas no solo se descubrieron en la Arabidopsis, sino que también en el tomate, maíz, trigo y lechuga. Encontrar proteínas yodadas en familias de plantas no relacionadas demuestra que estas proteínas que contienen yodo existen ampliamente en el reino vegetal.

Se identificaron un total de 82 proteínas yodadas para la Arabidopsis thaliana usando enfoques bioinformáticos en bases de datos proteómicas independientes que contienen todas las proteínas vegetales estudiadas a nivel mundial. En los brotes, las proteínas yodadas están principalmente asociadas con los cloroplastos y están involucradas funcionalmente con los procesos fotosintéticos, mientras que aquellas en las raíces son principalmente diversas enzimas de peroxidasa, importantes para la señalización de estrés, o relacionadas con la actividad de la peroxidasa. Algunas de estas proteínas son esenciales para el crecimiento radicular. También se encontraron proteínas yodadas con una función crucial en el metabolismo del nitrógeno, la regulación de fitohormonas y la producción de energía tanto en las células de las raíces como de las hojas.

Estos descubrimientos abren una nueva perspectiva sobre nuevos aspectos emergentes de la fisiología vegetal, especialmente en los campos de la proteómica y de la enzimología. Se encontraron enzimas yodadas que tienen papeles fundamentales en funciones evolutivas básicas conservadas, y este descubrimiento es el primer paso que ha generado interés académico en el yodo como factor de importancia en la producción de cultivos.

Proporcionar suficiente yodo a los cultivos ayuda a prevenir la pérdida de rendimiento y a mantener la calidad de la fruta.

Un suministro correcto de yodo va en beneficio directo de los productores al mejorar el rendimiento de las cosechas y prevenir las pérdidas en los cultivos en áreas donde no hay suficiente yodo disponible para un crecimiento óptimo de las plantas. Se puede predecir la deficiencia de yodo para los cultivos en Perú a partir de la concentración de yodo en el agua y el suelo. En muestras de agua de pozo en Ica y Lima, se han encontrado niveles entre 0,05 y 0,6 micro moles de yodo por litro.  Asimismo, se sabe que la disponibilidad de yodo es generalmente baja en el tipo de suelo que predomina en el área (suelos arenosos, con poca materia orgánica).

Para que sea fácil y seguro para los productores suministrar la dosis correcta de yodo, este puede ser aplicado en mejor forma con nitrato de potasio en vez de solo como un micronutriente. La demanda de yodo de la planta está bien sincronizada con las típicas aplicaciones de nitrato de potasio como una fuente de nitrato y potasio en soluciones del suelo. El nitrato de potasio es la fuente óptima de potasio, ya que proporciona potasio (K) combinado con la fuente preferida de nitrógeno: nitrato (N-NO3). La absorción de nitrógeno nítrico promueve la absorción de cationes del suelo, como potasio, calcio y magnesio.

El yodo es el complemento natural del nitrato para el transporte de calcio en la planta, el cual será obstaculizado por la deficiencia de yodo. Las proteínas yodadas en las raíces están involucradas en el metabolismo energético y en la respuesta al estrés oxidativo, pronosticando un transporte de calcio menor a los frutos bajo una deficiencia de yodo. El yodo también es necesario para que la planta mantenga la fotosíntesis y la transpiración en las hojas. Se ha observado en cultivo de tomate “cherry” en Almeria, España, que al proporcionar en forma adecuada yodo con nitrato de potasio, el mejor balance redox y el mejor metabolismo energético favorecieron el transporte de calcio de las raíces a los frutos, dando como resultado una mayor concentración de calcio en los frutos. Esto se asocia con una menor probabilidad de temas de calidad relacionados con deficiencia de calcio, tales como la podredumbre apical, y un período de conservación más largo durante el transporte. Por lo tanto, asegurar un nivel adecuado de yodo en la solución del suelo, ayuda a los productores a lograr rendimientos óptimos en las cosechas, con productos de alta calidad, especialmente bajo condiciones climáticas adversas.

Para información adicional sobre yodo: https://www.worldiodineassociation.com/elemental_chemistry

Fuente principal:

Kiferle, C.,.Martinelli, M., Salzano, A.M., Gonzali, S., Beltrami, S., Salvadori, P.A., Hora, K.,.Holwerda, H.T., Scaloni, A., Perata, P. (2020) Evidences for a nutritional role of iodine in plants. BioRxiv https://doi.org/10.1101/2020.09.16.300079.