Plant production modern systems

 

Hydroponics has become one of the most used technologies, increasing the yields of comercial under-glass crops such as tomato and other solanacean, strawberries, green leaves, and many other species in terms of plant physiology research.

Since the MS medium was developed in 1962 by Toshio Murashige and Folke K. Skoog in search of a new growth regulator, great progress has been achieved. Macro-nutrients, those with a higher presence in plant tissues and fluids, however, are known as the main effective regulators, especially Nitrogen, during initial growing phase of the lifecycle.

Besides the above mentioned... isolation and purification of phytohormones has a notworthy role in the spread of studies carried out in plant physiology laboratories. The appropriate use of plant growth regulators allows to disrupt natural fine-tuned process in plant signaling, leading new metabolic scenaries from which make deduction and build new models.

Nevertheless, some will go along with me on this, one of the most fascinating possibilities is the chance to develop plants in vitro, allowing them to totally or partially go their life cycle in this media. Thank these technicques it's feasible to regenerate a whole plant from single cells, even pollen grains.

How interspecific grafting helps farmers improving their yields.

Plant grafting is a wide-spread technique in modern agriculture, although its use is not so new: old manuscripts dating from few thousand years ago described this practice among chinese and greek peoples. Huge advantages can be obtained from grafts to enhance beneficial traits in crop plants: resistance to soil-born diseases, increase in water management, dwarfism, etc. Some examples of these improvements are observed among cucurbitacean: pumpking roots provide a good stock for watermelon plants, enlarging fruits, but also in solanacean: some wild species of tomato as Lycopersicon hirsutum provide inmunity against fungus such as Fusarium oxysporum, which causes wilt. However, my favourite by far is grafting tomato on tobacco rootstoks: getting a tomacco plant is not a “Simpson's fiction” anymore.

Injerto de tomate sobre estramonio (Datura stramonium)

De cómo el injerto interespecífico mejora la producción agrícola.

El injerto entre plantas es una técnica extendida en la agricultura moderna, aunque su uso no es tan nuevo: viejos manuscritos con varios milenios de antigüedad describían ya esta práctica entre las culturas china y griega. Se pueden obtener sustanciales ventajas de estos injertos para introducir o incrementar rasgos ventajosos de las plantas cultivadas tales como la resistencia a enfermedades del suelo, mejora del aprovechamiento hídrico por las plantas, enanismo, etc. Algunos ejemplos de estas mejoras se observan entre las cucurbitáceas: las raíces de calabaza constituyen un buen patrón para los cultivos de sandía, aumentando el tamaño del fruto. También en solanáceas encontramos ventajas para esta técnica: algunas especies silvestres de tomate, como Lycopersicon hirsutum aportan inmunidad frente a hongos como Fusarium oxysporum, capaces de causar marchitamiento total en plantas sensibles. Sin embargo, mi experimento favorito es el de injertar tomate sobre tabaco: presumir de una planta de tomaco ya no es únicamente cosa de Los Simpson.

Reversión sexual en Cannabis sativa: semillas feminizadas

Hoy quiero hacer un repaso acerca de la utilidad de la ciencia y la biotecnología en el manejo de nuestras plantas, y de cómo haciendo un uso correcto de ellas, podemos conseguir resultados interesantes ahorrándonos un dinero en semillas, que nos vendrá bien para otros menesteres.

Como muchos sabrán, el cáñamo es una especie vegetal dioica, es decir, la producción de órganos sexuales masculinos y femeninos, por lo general, tiene lugar en individuos diferentes. Esto no siempre es así, pues existen individuos que en mayor o menor medida pueden manifestar características sexuales mixtas, produciendo flores de ambos sexos, son las llamadas plantas hermafroditas.

Detalle de la organografía de Cannabis sativa

Como las plantas hermafroditas suelen ser rechazadas entre los cultivadores, y dado el hecho de que los programas de mejora genética tienden a evitar esta característica en las semillas que producen, nosotros vamos a olvidarnos de ellas, haciendo alusión únicamente a los individuos de "sexo puro", es decir, machos y hembras, siendo los primeros responsables de la producción de polen, y las segundas, las que albergan la célula huevo que después dará lugar a la semilla.

Entorno a la determinación sexual en esta especie, existe consenso acerca de la presencia de cromosomas sexuales, manifestando las hembras un cariotipo XX, y los machos XY. Si bien el mecanismo puede parecer similar a la determinación sexual que tiene lugar en los mamíferos, no existe evidencia de que, como en éstos, el cromosoma Y posea un gen activador (similar al SRY) que desencadena la diferenciación sexual masculina. Más bien se sospecha que es el balance entre cromosomas no sexuales (A, autosomas) y cromosomas sexuales X, el que determina el sexo, siendo la proporción A/X, en machos, el doble que en hembras.

Si bien, como se ha dicho, hembras y machos poseen diferente genotipo, las condiciones ambientales son determinantes para que las plantas expresen el fenotipo correspondiente. Así, la mayoría de plantas hermafroditas tienen su origen en plantas genéticamente hembras que bajo la influencia ambiental (estreses de tipo abiótico principalmente), desarrollan flores masculinas. La sensibilidad al estrés y la tendencia al hermafroditismo como respuesta son características heredables.

Los mecanismos naturales que llevan a una hembra a producir flores masculinas fueron puestos en evidencia a principio de los 80, cuando se demostró que los niveles de dos hormonas vegetales: las giberelinas y el etileno son responsables de la reversión sexual. Los bancos de semillas han sabido sacar partido de esta característica, y tal éxito se refleja hoy en la innumerable cantidad de semillas feminizadas que podemos encontrar en cualquier growshop.

Ácido giberélico y Etileno, las dos hormonas determinantes del sexo en Cannabis sativa

Como decía, dos hormonas son las responsables del control sexual en la especie Cannabis sativa, más allá del propio genotipo de la planta: las giberelinas inducen la formación de flores masculinas, mientras que el etileno propicia el desarrollo de flores femeninas. Sabido esto, no es descabellado pensar que es posible revertir el sexo de una planta mediante la alteración de sus niveles hormonales.

Existen dos vías para alcanzar la reversión sexual en nuestras plantas, una de ellas es la aplicación exógena de hormonas, y la otra, mediante inhibición de su biosíntesis o impidiendo su acción biológica mediante agentes bloqueantes.

Hablaremos entonces del STS (Silver TioSulfate) o tiosulfato de plata, un compuesto químico capaz de impedir que el etileno sea percibido por la planta, y de esta forma interferir con la formación de flores femeninas, dando lugar a la masculinización.

El tiosulfato de plata es un compuesto inestable, por lo que no se encuentra comercialmente disponible como tal. Si queremos hacer uso de él tendremos que fabricarlo nosotros mismos, pero no os asustéis, porque es fácil y barato. Para ello necesitaremos tres elementos: agua destilada, tiosulfato sódico y nitrato de plata. El primero es fácil de obtener en cualquier supermercado (el agua destilada se usa en las planchas domésticas), mientras que los otros dos se pueden adquirir en la mayoría de farmacias.

El nitrato de plata está presente en las barritas que se emplean para quemar verrugas; el tiosulfato de sodio viene en botes de 250 gramos.

Tiosulfato sódico y nitrato de plata

El argenpal trae 10 barritas, y cada barrita contiene 42.5 mg de nitrato de plata, suficiente para nuestro fin.

Disolvemos una barrita de argenpal en 2.5 mL de agua. Por otro lado, disolvemos 0.16 gramos de tiosulfato de sodio en 10 mL de agua.

Mezclamos ambas soluciones gota a gota y lentamente, y luego añadimos agua hasta los 125 mL.

La solución resultante la aplicaremos a continuación mediante pulverización foliar a las hojas de nuestra planta. Preferiblemente se debe pulverizar por la noche o en oscuridad, y si es posible, ha de mantenerse una humedad relativa alta para facilitar la absorción de la plata por los estomas. 

Flores masculinas en racimo

El momento idóneo para la aplicación es justo cuando una planta inicia la floración, esto es, cuando cambiamos el fotoperiodo a 12/12 en interior, o cuando la planta en exterior da las primeras señales de iniciar la floración (preflores). 

Una única aplicación debería ser suficiente para interrumpir la formación de flores femeninas e iniciar el desarrollo de flores masculinas, aunque estas no serán maduras hasta aproximadamente cinco semanas después de la aplicación del tiosulfato.

Las plantas revertidas pueden perder vigor durante las primeras semanas, aunque no tardarán en recuperarse y dar polen fértil.

El polen de estas plantas será 100% polen hembra, es decir, todos los gametos serán portadores de un cromosoma X, por lo que, al no haber cromosoma Y en ninguno de ellos, el resultado de fecundar a una hembra será siempre otra planta hembra.

Hemos de ser cuidadosos manejando este polen para no estropear toda nuestra plantación. Lo ideal es mantener apartados estos machos, a ser posible en una habitación cerrada, y recoger ahí el polen, que debe someterse a un proceso de secado antes de refrigerarlo. 

El polen puede recogerse sobre papel de aluminio para colocarlo dentro de un pequeño recipiente hermético, con gel de sílice o en su defecto arroz, como agentes desecantes, durante unas 48 horas. Todo el proceso puede llevarse a cabo en la nevera, para después congelarlo. El material congelado puede durar varios meses, aunque, lógicamente, irá perdiendo viabilidad a medida que pase el tiempo y tras sucesivas tandas de congelación-descongelación, por lo que conviene hacer alícuotas.

Con todo esto espero haber sido de ayuda para aquellos curiosos que deseen probar esta técnica. Diré que yo la he probado este año por primera vez con un 100% de éxito en la reversión.

Ánimo y mucha suerte!

Tithonia rotundifolia o girasol rojo mexicano

Si el otro día publiqué un pequeño artículo sobre el girasol y su pariente próximo: el topinambú, en este caso nos quedaremos cerca de ellos, hablando de otra planta de la tribu helianthae, el girasol rojo mexicano.

Se trata de una preciosa flor (inflorescencia en realidad) de colores vivos, rojo-anaranjados o naranjas, de cultivo fácil y un enorme potencial decorativo.

Inflorescencia de Tithonia

El atractivo color de sus pétalos en contraste con la parte central amarilla resulta bastante llamativo, y no sólo a la vista de los humanos, pues en infinidad de ocasiones podremos observar sobre ellas, abejas y otros muchos insectos recolectando polen.

En este sentido son un excelente atrayende de vida silvestre, aportando biodiversidad a nuestros jardines y parques y contribuyendo a la buena salud de los ecosistemas.

Como otras plantas emparentadas con ella, el girasol mejicano produce semillas en forma de aquenio, comúnmente llamadas "pipas", aunque en su caso son de pequeño tamaño y casi siempre de un color oscuro o negro. Las semillas están contenidas en "panochas" de aspecto esférico y que una vez secas comienzan a liberarlas.

Panochas y aquenios de Tithonia rotundifolia

Se trata de plantas muy prolíficas, de manera que a partir de una sola de ellas, podemos llegar a conseguir más de mil semillas. Hay que tener en cuenta que cada inflorescencia en realidad no es muy diferente de una "panocha" de girasol convencional, incluyendo el número de pipas que contiene.

El momento ideal para sembrar es justo después de que hayan pasado las últimas heladas; en la provincia de Jaén eso puede ser hacia finales de marzo o principios de abril.

Al comienzo veremos unas pocas hojas, con forma acorazonada, como las de un girasol. Estas plantitas crecen despacio durante las primeras semanas, y necesitan todo el sol que sea posible, así que hay que buscarles un lugar luminoso en el jardín.

Agrupación floral en pleno apogeo

A partir del mes de mayo observaremos un crecimiento explosivo, con mucho vigor, y veremos que las plantas comienzan a ramificarse, preparándose para una inminente floración que durará todo el verano.

Como toda planta de origen tropical, el girasol mejicano soporta muy bien las altas temperaturas, pero al mismo tiempo requiere suelos con cierta humedad y buen drenaje.

Es una planta idónea para colocar en bordes y setos. Asociada con otras especies como el maíz o la Canna indica forman composiciones muy interesantes. Animáos y poned esta belleza en vuestro jardín, no os arrepentiréis.

Helianthus tuberosus o alcachofa de Jerusalén

También conocida por los nombres de topinambú o pataca, esta fascinante planta pertenece a una especie hermana del girasol, como su nombre científico indica. Se sabe incluso que en condiciones especiales pueden llegar a cruzarse, originando híbridos de características intermedias, aunque escasa fertilidad.

  

Topinambú o alcachofa de Jerusalén

Girasol

Y es que, a diferencia del girasol auténtico o Helianthus anuus, el topinambú produce múltiples inflo-rescencias de pequeño tamaño, que cuando maduran dan lugar a pequeñas pipas, conocidas de forma técnica como aquenios, que son uno de sus medios de propagación, aunque de forma natural el topinambú también se propaga asexualmente, a través de unos tubérculos persistentes que brotan cada año.

Otra de las diferencias entre ambas especies puede apreciarse en el follaje: mientras que el girasol tiene hojas anchas y redondeadas, las del topinambú son estrechas y largas, con un extremo puntiagudo.

Por lo general, los tallos del girasol suelen ser más gruesos y carnosos que los del topinambú, que además es menos piloso que el girasol.

Como he comentado, la alcachofa de Jerusalén forma unos tubérculos que además de conferirle a la especie la característica de planta perenne, son un recurso interesante en la gastronomía de muchos lugares, pues tienen un agradable sabor intermedio entre la zanahoria y la alcachofa -de ahí su nombre- debido a su contenido en un polisacárido especial, la inulina.

Tubérculos crudos de topinambú

Aunque el topinambú es rústico y puede crecer en suelos pobres y secos, prefiere abundante agua y nutrientes, y se adapta mejor a suelos bien drenados.

La planta forma los tubérculos a la vez que está floreciendo, como le sucede a la patata, así que es en este momento cuando más exigente será respecto al agua y los nutrientes, principalmente el potasio.

Aquellos que os decidáis por cultivar esta planta en vuestro huerto o jardín, bien como ornamental, bien como planta de uso gastronómico, tened en cuenta que gracias a su supervivencia, la alcachofa de Jerusalén tiene un alto potencial invasivo, así que recomiendo colocarla en arriates o zonas limitadas para evitar su expansión descontrolada.

Su época de siembra a partir de semillas es en primavera; los tubérculos pueden enterrarse entre el otoño y la primavera a unos 3 o 4 centímetros del suelo. Esta planta es tan resistente que resultará difícil no tener éxito, asi que ánimo con ello y a disfrutar de su belleza y buen sabor.

Los comienzos!

Pretiosa Plantarum nace con la idea de publicar contenidos relacionados con el mundo vegetal, y concre-tamente con aquellas especies vegetales que susciten un interés especial ya sea por su carácter medicinal, gastronómico, ornamental, o de cualquier otro tipo. Este espacio pretende ser el reflejo de mi interés por el maravilloso mundo de las plantas, bienvenidos todos aquellos que lo compartís.

En muchas ocasiones, además, los lectores tendrán la oportunidad de preguntar dudas, compartir técnicas de jardinería, e incluso intercambiar semillas de plantas valiosas.

Espero que este Pretiosa Plantarum deje satisfechos a todos aquellos que participen en el proyecto, y por supuesto, a mí mismo en mi afán de compartir experiencias y conocimientos!