El glufosinato (también conocido como fosfinotricina y a menudo vendido como una sal de amonio ) es un herbicida de amplio espectro de origen natural producido por varias especies de bacterias del suelo Streptomyces . El glufosinato es un herbicida de contacto no selectivo, con cierta acción sistémica. [1] Las plantas también pueden metabolizar bialafos y fosalacina , otros herbicidas de origen natural, directamente en glufosinato. [2] El compuesto inhibe irreversiblemente la glutamina sintetasa , una enzima necesaria para la producción de glutamina y para la desintoxicación del amoníaco, lo que le confiere propiedades antibacterianas , antifúngicas y herbicidas. La aplicación de glufosinato a las plantas reduce la glutamina y eleva los niveles de amoníaco en los tejidos, lo que detiene la fotosíntesis y provoca la muerte de la planta. [3]
En la década de 1960 y principios de la de 1970, científicos de la Universidad de Tubinga y de la empresa Meiji Seika Kaisha descubrieron de forma independiente que las especies de bacterias Streptomyces producen un tripéptido al que llamaron bialafos que inhibe a las bacterias; consta de dos residuos de alanina y un aminoácido único que es un análogo del glutamato al que llamaron "fosfinotricina". [4] : 90 Determinaron que la fosfinotricina inhibe irreversiblemente la glutamina sintetasa . [4] : 90 La fosfinotricina fue sintetizada por primera vez por científicos de Hoechst en la década de 1970 como una mezcla racémica ; esta mezcla racémica se llama glufosinato y es la versión comercialmente relevante del producto químico. [4] : 91–92
A finales de los años 1980, los científicos descubrieron enzimas en estas especies de Streptomyces que inactivan selectivamente la fosfinotricina libre; el gen que codifica la enzima que se aisló de Streptomyces hygroscopicus se denominó gen de "resistencia al bialafos" o "bar", y el gen que codifica la enzima en Streptomyces viridochromogenes se denominó " acetiltransferasa de fosfinotricina " o "pat". [4] : 98 Los dos genes y sus proteínas tienen una homología del 80% a nivel de ADN y una homología del 86% de aminoácidos, y cada uno tiene una longitud de 158 aminoácidos. [4] : 98
El glufosinato es un herbicida de amplio espectro que se utiliza para controlar malezas importantes como la gloria de la mañana , la sesbania de cáñamo ( Sesbania bispinosa ), la hierba de Pensilvania ( Polygonum pensylvanicum ) y la juncia amarilla similar al glifosato . Se aplica a las plantas jóvenes durante el desarrollo temprano para lograr una eficacia completa. [3] Se vende en formulaciones bajo marcas que incluyen Basta, Rely, Finale, Challenge y Liberty. [3] El glufosinato se usa típicamente en tres situaciones como herbicida:
También se ha demostrado que el glufosinato proporciona cierta protección contra diversas enfermedades de las plantas, ya que también actúa para matar hongos y bacterias al contacto. [6]
Los cultivos modificados genéticamente resistentes al glufosinato se crearon mediante la ingeniería genética de los genes bar o pat de Streptomyces en las semillas de los cultivos pertinentes. [4] : 98 [7] En 1995, se introdujo en el mercado el primer cultivo resistente al glufosinato, la canola, y le siguió el maíz en 1997, el algodón en 2004 y la soja en 2011. [7]
La fosfinotricina es un inhibidor de la glutamina sintetasa que se une al sitio del glutamato . Las plantas tratadas con glufosinato mueren debido a una acumulación de amoníaco en el lumen del tilacoide , lo que conduce al desacoplamiento de la fotofosforilación . [6] El desacoplamiento de la fotofosforilación provoca la producción de especies reactivas de oxígeno , peroxidación lipídica y destrucción de la membrana. [8]
Se pueden detectar niveles elevados de amoníaco una hora después de la aplicación de fosfinotricina. [3]
Como el glufosinato se utiliza a menudo como desecante previo a la cosecha , se puede encontrar en alimentos que ingieren los seres humanos, como las patatas, los guisantes, los frijoles, el maíz, el trigo y la cebada. Además, el químico puede transmitirse a los seres humanos a través de animales alimentados con paja contaminada. Se descubrió que la harina procesada a partir de granos de trigo que contenía trazas de glufosinato retenía entre el 10 y el 100 % de los residuos de los químicos. [9]
El herbicida también es persistente; se ha descubierto que prevalece en espinacas, rábanos, trigo y zanahorias que se plantaron 120 días después del tratamiento con el herbicida. [3] Su naturaleza persistente también se puede observar por su vida media que varía de 3 a 70 días dependiendo del tipo de suelo y el contenido de materia orgánica. [3] Los residuos pueden permanecer en alimentos congelados hasta dos años y el producto químico no se destruye fácilmente al cocinar el alimento en agua hirviendo. [9] La EPA clasifica el producto químico como "persistente" y "móvil" basándose en su falta de degradación y facilidad de transporte a través del suelo. Un estudio reveló la presencia de PAGMF circulante en mujeres con y sin embarazo, allanando el camino para un nuevo campo en la toxicología reproductiva que incluye la nutrición y las toxicidades útero-placentarias [10]
La Administración de Seguridad y Salud Ocupacional o la Conferencia Americana de Higienistas Industriales Gubernamentales no han establecido límites de exposición . [11] La ingesta diaria admisible (IDA) recomendada por la OMS/FAO para el glufosinato es de 0,02 mg/kg. [9] La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria ha establecido una IDA de 0,021 mg/kg. La dosis de referencia aguda (ARfD) para mujeres en edad fértil es de 0,021 mg/kg. [9]
El glufosinato es una sustancia química registrada por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA, por sus siglas en inglés). También es una sustancia química registrada en California. No está prohibida en el país y no es un pesticida PIC . [12] La OSHA o la Conferencia Estadounidense de Higienistas Industriales Gubernamentales no han establecido límites de exposición. [11]
El glufosinato no está aprobado para su uso como herbicida en Europa; se revisó por última vez en 2007 y ese registro expiró en 2018. [13] Ha sido retirado del mercado francés desde el 24 de octubre de 2017 por la Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail debido a su clasificación como posible sustancia química reprotóxica (R1b). [14]