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Fitotoxicidad

Efectos fitotóxicos del hongo Rhytisma_acerinum en una hoja de Arce.

La fitotoxicidad describe cualquier efecto adverso sobre el crecimiento, la fisiología o el metabolismo de las plantas causado por una sustancia química , como altos niveles de fertilizantes, herbicidas, metales pesados ​​o nanopartículas . [1] Los efectos fitotóxicos generales incluyen el metabolismo alterado de las plantas, la inhibición del crecimiento o la muerte de las plantas. [2] Los cambios en el metabolismo y el crecimiento de las plantas son el resultado de un funcionamiento fisiológico alterado, incluida la inhibición de la fotosíntesis , la absorción de agua y nutrientes, la división celular o la germinación de las semillas . [1]

Fertilizantes

Las altas concentraciones de sales minerales en solución dentro del medio de cultivo de las plantas pueden resultar en fitotoxicidad, comúnmente causada por la aplicación excesiva de fertilizantes . [3] Por ejemplo, la urea se utiliza en la agricultura como fertilizante nitrogenado. Sin embargo, si se aplica demasiado, los efectos fitotóxicos pueden resultar de la toxicidad de la urea directamente o de la producción de amoníaco a partir de la hidrólisis de la urea. [3] Los fertilizantes orgánicos, como el compost , también tienen el potencial de ser fitotóxicos si no están suficientemente humificados , ya que los productos intermedios de este proceso son perjudiciales para el crecimiento de las plantas. [4]

Herbicidas

Los herbicidas están diseñados y se utilizan para controlar plantas no deseadas, como las malezas agrícolas. Sin embargo, el uso de herbicidas puede causar efectos fitotóxicos en plantas no deseadas a través de la deriva de la pulverización arrastrada por el viento o por el uso de material contaminado con herbicidas (como paja o estiércol) que se aplica al suelo. [5] Los herbicidas también pueden causar fitotoxicidad en los cultivos si se aplican de forma incorrecta, en la etapa incorrecta del crecimiento del cultivo o en exceso. [1] Los efectos fitotóxicos de los herbicidas son un tema de estudio importante en el campo de la ecotoxicología .

Metales pesados

Los metales pesados ​​son compuestos metálicos de alta densidad que son venenosos para las plantas en bajas concentraciones, aunque la toxicidad depende de la especie de planta, el metal específico y su forma química, y las propiedades del suelo. [2] Los metales pesados ​​más relevantes que contribuyen a la fitotoxicidad en los cultivos son plata (Ag), arsénico (As), cadmio (Cd), cobalto (Co), cromo (Cr), hierro (Fe), níquel (Ni), plomo (Pb) y zinc (Zn). De estos, Co, Cu, Fe, Ni y Zn son oligoelementos necesarios en pequeñas cantidades para las reacciones enzimáticas y redox esenciales en el desarrollo de las plantas. [2] Sin embargo, más allá de cierto umbral se vuelven tóxicos. Los otros metales pesados ​​enumerados se consideran tóxicos en cualquier concentración y pueden bioacumularse , lo que representa un peligro para la salud de los humanos si se consumen. [6]

La contaminación por metales pesados ​​se produce tanto por fuentes naturales como antropogénicas. La fuente natural más notable de metales pesados ​​son los afloramientos rocosos, aunque las erupciones volcánicas pueden liberar grandes cantidades de material tóxico. [2] Las fuentes antropogénicas importantes incluyen las operaciones de minería y fundición y la aplicación de fertilizantes orgánicos e inorgánicos. [2]

Nanopartículas

La nanotecnología es una industria en rápido crecimiento con muchas aplicaciones, entre ellas la administración de fármacos , la biomedicina y la electrónica. [7] Como resultado, las nanopartículas fabricadas, con tamaños inferiores a 100 nm, se liberan al medio ambiente. [8] La absorción y bioacumulación de estas nanopartículas por las plantas puede provocar una mejora del crecimiento de las plantas o efectos fitotóxicos, según la especie de planta y la concentración de nanopartículas. [8]

Referencias

  1. ^ abc Hasanuzzaman M, Mohsin SM, Bhuyan MB, Bhuiyan TF, Anee TI, Masud AA, Nahar K (2020), "Fitotoxicidad, riesgos ambientales y para la salud de los herbicidas: desafíos y caminos a seguir", Detección, tratamiento y remediación de agroquímicos , Elsevier, págs. 55–99, doi :10.1016/b978-0-08-103017-2.00003-9, ISBN 978-0-08-103017-2, Número de identificación del sujeto  213066898
  2. ^ abcde Nagajyoti PC, Lee KD, Sreekanth TV (2010). "Metales pesados, incidencia y toxicidad para las plantas: una revisión". Environmental Chemistry Letters . 8 (3): 199–216. doi :10.1007/s10311-010-0297-8. ISSN  1610-3653. S2CID  36324891.
  3. ^ ab Krogmeier MJ, McCarty GW, Bremner JM (1989). "Fitotoxicidad de la urea aplicada a las hojas". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 86 (21): 8189–8191. Bibcode :1989PNAS...86.8189K. doi : 10.1073/pnas.86.21.8189 . PMC 298245 . PMID  16594077. 
  4. ^ Bertoldi MD, Vallini G, Pera A (1983). "La biología del compostaje: una revisión". Waste Management & Research . 1 (2): 157–176. doi :10.1016/0734-242X(83)90055-1.
  5. ^ Buczacki ST (1998). Plagas, enfermedades y trastornos de las plantas de jardín. Keith M. Harris (2.ª ed.). Londres: HarperCollins. pág. 609. ISBN 0-00-220063-5.OCLC 40859313  .
  6. ^ Peralta-Videa JR, Lopez ML, Narayan M, Saupe G, Gardea-Torresdey J (2009). "La bioquímica de la absorción de metales pesados ​​ambientales por las plantas: implicaciones para la cadena alimentaria". The International Journal of Biochemistry & Cell Biology . 41 (8–9): 1665–1677. doi :10.1016/j.biocel.2009.03.005. PMID  19433308.
  7. ^ Tripathi, Durgesh Kumar; Shweta; Singh, Shweta; Singh, Swati; Pandey, Rishikesh; Singh, Vijay Pratap; Sharma, Nilesh C.; Prasad, Sheo Mohan; Dubey, Nawal Kishore; Chauhan, Devendra Kumar (2017). "Una descripción general de las nanopartículas fabricadas en plantas: absorción, translocación, acumulación y fitotoxicidad". Fisiología y bioquímica de las plantas . Efectos de los nanomateriales en las plantas. 110 : 2–12. doi :10.1016/j.plaphy.2016.07.030. ISSN  0981-9428. PMID  27601425.
  8. ^ ab Ma X, Geisler-Lee J, Geiser-Lee J, Deng Y, Kolmakov A (2010). "Interacciones entre nanopartículas diseñadas (ENP) y plantas: fitotoxicidad, absorción y acumulación". La ciencia del medio ambiente total . 408 (16): 3053–3061. Bibcode :2010ScTEn.408.3053M. doi :10.1016/j.scitotenv.2010.03.031. PMID  20435342.