De acuerdo con numerosas investigaciones y en especial la de (Griffin et al., 2015) donde demostró que la suplementación de plantas con silicio aumenta la resistencia de estas a insectos, moluscos, patógenos fúngicos y bacterianos, virus y nemátodos.
Aunque la mayoría de las investigaciones están direccionadas a los mecanismos identificados y asociados con la resistencia de las plantas a las plagas.
Esta defensa física conferida por la deposición de este elemento en los tejidos vegetales en forma de fitolitos (compuestos en gran parte por SiO2) que se depositan irreversiblemente dentro de la planta (Katz, 2015).
Actuando como una barrera física para disminuir el daño de patógenos como la penetración de hongos (Kim et al., 2002).
Este enfoque de defensa está más que comprobado a lo largo de diferentes cultivos, aunque tiene de por sí una limitante, dado que este elemento es inmóvil en la planta el efecto solo se daría en los tejidos a los cuales se les aplica el elemento, pero quedarían desprovistos de silicio los tejidos nuevos, si la disponibilidad es limitada del elemento en el suelo.
De acuerdo a las nuevas investigaciones el silicio también afecta las concentraciones de una variedad de metabolitos relacionados con la defensa de las plantas (Rahman et al., 2015), incluidos un aumento de las actividades de las enzimas de defensa flavonoides, peroxidasas y quitinasa inducidos por silicio en respuesta a algunos patógenos necrotróficos (Fortunato et al., 2013) (Ye et al., 2013) demostró también que las fitohormonas son fundamentales para la resistencia de las plantas al estrés biótico y que estas hormonas son inducidas por el silicio, principalmente una mezcla de ácido salicílico, ácido jasmónico y etileno.
En estudios previos se analizó la función de ácido salicílico, ácido jasmónico y etileno en la respuesta de Arabidopsis a la alimentación de trips.
Los resultados sugirieron la participación de estas hormonas en la respuesta a la alimentación de estos insectos.
Incrementando los contenidos de ácido jasmónico después de la alimentación con trips (Massey et al. 2006).
El rol del calcio además de acompañar la formulación de silicio es ampliamente estudiado sus funciones para la división celular y hacer parte de paredes celulares como pectatos de calcio, además de unirse a la membrana plasmática como calcio intercambiable, desempeñando un papel fundamental en la estabilización y el fortalecimiento de los tejidos y la regulación de la permeabilidad de la membrana (Bangerth et al., 1972).
Con el fin de corroborar esta información, se planteó una evaluación en el laboratorio Agroidea que permitiera evaluar las aplicaciones de la formulación de Silicio y Calcio en tejidos expuestos al blanco biológico trips Frankliniella sp (pie de cría de la zona).
Se realizaron tres aplicaciones con tres días libres.
Se hizo liberación de individuos después de la última aplicación.
Dada la pertinencia de la información, se muestra también los resultados de una investigación previa, donde se realizaron aplicaciones de calcio y silicio foliar a rosas y se llevó al microscopio de barrido los pétalos de estas.
Se evidencia que las aplicaciones de silicio y calcio le confieren al tejido del pétalo de rosa una mayor densidad, convirtiéndose en una barrera para el ingreso de diferentes patógenos.
Resultados Universidad Nacional de Colombia
Resultados de laboratorio
De acuerdo con los resultados en evaluaciones realizadas en la Universidad Nacional de Colombia en las imágenes al microscopio a 5000 X, se evidencia que las aplicaciones de silicio y calcio le confieren al tejido del pétalo de rosa una mayor densidad, convirtiéndose en una barrera para el ingreso de diferentes patógenos.
Resultados en laboratorio
Tabla 1. Efecto tóxico directo (Mortalidad de la plaga)
Tabla 2. Efecto indirecto o subletales efectos sobre el patrón de alimentación (índice de inhibición alimentaria) Rossetti et. Al. (2008).
En los resultados más sobresalientes, se determinó la disminución del daño del área foliar en 73% pasando de un 99,7% en el testigo sin aplicación a 26,95% en el tejido aplicado.
Esta reducción evidencia los resultados en la misma vía de diferentes artículos, donde el silicio y el calcio le confieren resistencia a los tejidos y que la presencia de diferentes hormonas vegetales como ácido salicílico, ácido jasmónico y etileno tienen funciones importantes en las respuestas de las plantas a la alimentación de insectos (revisado por Sakar 2017, Reynolds et al., 2016).
Tabla 3. Conteo de larvas procedentes de adultos tratados
En la evaluación realizada los 10 días después de aplicado el producto y estar en contacto directo con Trips, se observó que las larvas procedentes de los adultos tratados disminuyeron en un 45%, lo que evidencia que al insecto se le disminuyó la capacidad de incrementar la población.
Esto concuerda con resultados en Arabidopsis de Ellis et al. (2002) donde evidenciaron que la señalización de ácido jasmónico genera una mayor tolerancia a los insectos.
Tabla 4. Conteo de Adultos de la segunda generación
Al disminuir la población de Trips, los adultos de la segunda generación observados a los 25 días después de la aplicación son 41% menos, esto como resultado de contar con menos larvas, como se evidencia en la tabla 3.
Los estudios también han aclarado la función de las hormonas como el ácido salicílico incrementan en la tolerancia de las plantas contra el ataque de insectos. Cooper et al. (2004) evidenció que la hormona en tomate reduce el crecimiento de la población de pulgones.
Además, que el ácido salicílico mostró una mayor tolerancia al crecimiento de la población de áfidos (Pegadaraju et al., 2005).
Referencias
- Bangerth, F., Dilley, D. R., & Dewey, D. H. (1972). Effect of post-harvest calcium treatments on internal breakdown and respiration of apple fruits. Journal American Society of Horticultural Science, 97, 679-682.
- Cooper, W. C., Jia, L., & Goggin, F. L. (2004). Acquired and R-gene-mediated resistance against the potato aphid in tomato. Journal of Chemical Ecology, 30, 2527–2542.
- Ellis, C., Karafyllidis, I., & Turner, J. G. (2002). Constitutive activation of jasmonate signaling in an Arabidopsis mutant correlates with enhanced resistance to Erysiphe cichoracearum, Pseudomonas syringae, and Myzus persicae. Molecular Plant-Microbe Interactions, 15, 1025–1030.
- Fortunato, A. A., da Silva, W. L., & Rodrigues, F. Á. (2013). Phenylpropanoid pathway is potentiated by silicon in the roots of banana plants during the infection process of Fusarium oxysporum f. sp. cubense. Phytopathology, 104, 597–603.
- Griffin, M., Hogan, B., & Schmidt, O. (2015). Silicon reduces slug feeding on wheat seedlings. Journal of Pest Science, 88, 17–24.
- Katz, O. (2015). Silica phytoliths in angiosperms: phylogeny and early evolutionary history. New Phytologist, 208, 642–646.
- Kim, S. G., Kim, K. W., Park, E. W., & Choi, D. (2002). Silicon-induced cell wall fortification of rice leaves: a possible cellular mechanism of enhanced host resistance to blast. Phytopathology, 92, 1095–1103.
- Massey, F. P., Ennos, A. R., & Hartley, S. E. (2007). Grasses and the resource availability hypothesis: the importance of silica-based defences. Journal of Ecology, 95, 414–424.
- Pegadaraju, V., Knepper, C., Reese, J., & Shah, J. (2005). Premature leaf senescence modulated by the Arabidopsis PHYTOALEXIN DEFICIENT4 gene is associated with defense against the phloem-feeding green peach aphid. Plant Physiology, 139, 1927–1934.
- Rahman, A., Wallis, C. M., & Uddin, W. (2015). Silicon-induced systemic defense responses in perennial ryegrass against infection by Magnaporthe oryzae. Phytopathology, 105, 748–757.
- Reynolds, O. L., Padula, M. P., Zeng, R., & Gurr, G. M. (2016). Silicon: potential to promote direct and indirect effects on plant defense against arthropod pests in agriculture. Frontiers in Plant Science, 7. doi: 10.3389/fpls.2016.00744
- Raskin, I. (1992). Role of salicylic acid in plants. Annual Review of Plant Physiology, 43, 439-463.
- Sakr, N. (2017). The role of silicon (Si) in increasing plant resistance against insect pests: review article. Acta Phytopathologica et Entomologica Hungarica, 52, 1-19. doi:10.1556/038.52.2017.020
- Ye, M., Song, Y., Long, J., et al. (2013). Priming of jasmonate-mediated antiherbivore defense responses in rice by silicon. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 110, E3631–E3639.
