Evaluación del efecto de nanopartículas de plata obtenidas por síntesis verde usando Ilex Paraguariensis en cultivos hortícolas expuestos a estrés térmico: un enfoque quimiométrico

Abstract

Los cultivos hortícolas de melón (Cucumis melo L.) y pimiento (Capsicum annuum L.) tienen gran impacto en la región del noroeste argentino; sin embargo, es frecuente que se cultiven en ambientes bajo estrés térmico (ET), registrándose pérdidas en su rendimiento (RTO) de hasta un 50%. Esto se debe a que el ET genera un incremento en la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS), y para su depuración, las plantas activan rutas metabólicas que conducen a incrementos en la actividad de enzimas antioxidantes tales como superóxido dismutasa (SOD), catalasa (CAT) y ascorbato peroxidasa (APX). También incrementa la síntesis de metabolitos secundarios, como los compuestos fenólicos (CFs) en general, y en particular los de tipo flavonoides (CFLs), que pueden tener actividad antioxidante (AA). Cuando el exceso de ROS no puede ser depurado, se genera un estrés oxidativo, siendo el malondialdehído (MDA), un reconocido biomarcador de su avance. El uso de bioestimulantes naturales constituye una estrategia eco-amigable mitigar el ET y alcanzar una alta productividad aún en dichas condiciones. Además, las nanopartículas metálicas, tales como las nanopartículas de plata (AgNPs) han demostrado ser efectivas en la promoción del crecimiento de las plantas. Entre los diferentes enfoques de síntesis verde, las AgNPs pueden producirse mediante la combinación de un extracto vegetal, como agente reductor, con una solución de sal metálica a temperatura ambiente. El objetivo de este trabajo fue evaluar químicamente, la respuesta metabólica al ET en plantas de melón y pimiento luego de la aplicación foliar de un bioestimulante formulado en base a una suspensión de AgNPs sintetizadas con un extracto acuoso de Ilex Paraguariensis (IP). También se evalúo el RTO para cada cultivo. Dicha evaluación requirió la determinación e interpretación de la respuesta de un conjunto de variables (SOD, CAT, APX, CFs, CFLs, AA, MDA y RTO). Los métodos quimiométricos de análisis multivariado resultan de utilidad para encontrar diferencias y establecer grupos cuando se trabaja con una cantidad numerosa de respuestas. Para la determinación de la concentración de las variables a monitorear se utilizaron metodologías espectrofotométricas desarrolladas y validadas para tal fin. Con los resultados obtenidos se realizaron los análisis de componentes principales (PCA) para cada cultivo. Para melón, el PCA explica el 96,3% de la variabilidad total mediante dos componentes principales (CP1 y CP2). CP1 separa dos grupos, los tratamientos controles por un lado (sin y con AgNPs-IP), y por otro los tratamientos con estrés (sin y con AgNPs-IP). CP2 separa dos grupos: plantas con y sin ET tratadas con AgNPs-IP asociadas a un incremento en las actividades de APX, CAT y SOD, en el contenido total de CFLs, y en el RTO, presentando mejor performance el segundo grupo, por un lado; y por otro, los tratamientos con y sin ET, pero sin la aplicación del bioestimulante, presentando el primero mayores valores de MDA. Para pimiento, el PCA explica el 97,9% de la variabilidad total en forma similar a los resultados encontrados para melón. Sin embargo, para el cultivo de pimiento, el tratamiento con ET y aplicación de AgNPs-IP fue el que tuvo mejor performance presentando mayores niveles de CFs, CFLs y mayores actividades de APX, CAT y SOD. El enfoque quimiométrico utilizado para evaluar la respuesta de dos cultivos regionales expuestos a ET permitieron establecer diferencias entre sus mecanismos de defensa, puesto que la aplicación foliar de la suspensión AgNPs-IP tuvo efecto mitigador del ET y bioestimulante en plantas de melón y tuvo solo el primero de dichos efectos en plantas en pimiento.