Nanopartículas para inmunizar las plantas contra el estrés por calor

Su investigación ya ha demostrado que los NP que están recubiertos con los polímeros adecuados se pueden aplicar a las hojas de las plantas con una absorción del 99 por ciento, órdenes de magnitud más eficientes que los métodos actuales de administración de agroquímicos. Sus NP también pueden apuntar a estructuras de plantas específicas con una precisión milimétrica.

Ahora, como próximo paso en el campo emergente que ha acuñado «terapéutica vegetal», Lowry y Bob Tilton de Chemical Engineering están trabajando para «inmunizar» las plantas contra algunos de los mayores factores de estrés en la agricultura: la sequía y el calor extremo. En su artículo reciente en ACS Nano , han detallado la primera demostración de una liberación programada por temperatura de un agente antimicrobiano modelo dentro de una planta.

«Las altas temperaturas prolongadas pueden inducir estrés en las plantas de cultivo «, dice Tilton. «Nuestros materiales están diseñados para que puedan unirse a los agentes de alivio del estrés por calor y liberarlos dentro de la planta a demanda cuando hace mucho calor».

Los NP son un nuevo tipo de polímero estrella. Cada NP contiene un agente antimicrobiano modelo conocido como violeta cristal (CV). El equipo roció los NP en hojas de tomate, observando tasas de absorción igualmente altas a las de la investigación anterior de Lowry, que luego circularon por toda la planta durante los siguientes tres días. Las propiedades de liberación programadas se activaron una vez que las temperaturas dentro de la planta alcanzaron los 35-40 grados Celsius, lo que provocó que los NP liberaran su carga de CV por todo el interior de la planta.

La sequía y el calor extremo pueden matar las plantas, además de hacerlas muy susceptibles a amenazas tanto bióticas como abióticas. A medida que el calentamiento global continúa aumentando la duración y la gravedad de las olas de calor, las dificultades para la industria agrícola solo aumentarán. Los polímeros estrella de Tilton y Lowry permanecerán inactivos en las plantas hasta que golpeen las olas de calor, momento en el que se activarán para liberar agentes antimicrobianos como CV para darle a la planta el impulso adicional que necesitan para sobrevivir estos períodos de alto estrés. Ahora están buscando insertar otras terapias en las plantas que no solo podrían ayudarlas a combatir patógenos peligrosos durante los períodos de estrés por calor, sino que también podrían mitigar el estrés por calor en sí al estimular la fotosíntesis en su interior.

«Se han investigado polímeros con características cualitativamente similares para su uso como vehículos de administración de fármacos para terapias médicas», dice Tilton. «Por supuesto, las condiciones en las que deben funcionar los vehículos de administración de fármacos y los vehículos de agroquímicos, y los tipos de señales físicas y químicas que pueden explotarse para la liberación de agentes activos que responden a estímulos, son bastante diferentes. La clave fue diseñar el modelo correcto propiedades químicas en nuestros vehículos para adaptarse a las aplicaciones de protección de cultivos «.

A medida que cambia el clima, la tierra cultivable se reduce y las poblaciones continúan creciendo, maximizar la eficacia de la agricultura nunca ha sido más crucial. Las altas tasas de absorción y la variedad de aplicaciones para la protección y la nutrición de las plantas que ofrecen las terapias vegetales pueden ser la clave para contrarrestar estas fuerzas monumentales. Como Lowry y sus compañeros describieron en un artículo reciente en Nature Food ,La nanotecnología agrícola está a punto de pasar del laboratorio del ingeniero a la parcela del agricultor. Sin embargo, el campo aún requiere una mayor inversión y esfuerzo para impulsar las pruebas a la escala de campo para demostrar la eficacia y la viabilidad económica de una tecnología revolucionaria como los NP del equipo.

Fuente: Mundo Agropecuario