El glufosinato (también conocido como fosfinotricina y a menudo vendido como sal de amonio ) es un herbicida natural de amplio espectro 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 naturales, 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, otorgándole propiedades antibacterianas , antifúngicas y herbicidas. La aplicación de glufosinato a las plantas reduce los niveles de glutamina y eleva los niveles de amoníaco en los tejidos, deteniendo la fotosíntesis y provocando la muerte de las plantas. [3]
En la década de 1960 y principios de la de 1970, científicos de la Universidad de Tubinga y de la Compañía Meiji Seika Kaisha descubrieron de forma independiente que las especies de bacterias Streptomyces producen un tripéptido al que llamaron bialafos que inhibe 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 la década de 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 "resistencia al bialafos" o gen "bar", y el gen que codifica la enzima en Streptomyces viridochromogenes se denominó " fosfinotricina acetiltransferasa " o "pat". [4] : 98 Los dos genes y sus proteínas tienen un 80% de homología a nivel de ADN y un 86% de homología de aminoácidos, y cada uno tiene 158 aminoácidos de longitud. [4] : 98
El glufosinato es un herbicida de amplio espectro que se utiliza para controlar malezas importantes como las campanillas , el cáñamo sesbania ( Sesbania bispinosa ), la hierba inteligente de Pensilvania ( Polygonum pensylvanicum ) y el coquillo amarillo similar al glifosato . Se aplica a plantas jóvenes durante el desarrollo temprano para una efectividad total. [3] Se vende en formulaciones bajo marcas que incluyen Basta, Rely, Finale, Challenge y Liberty. [3] El glufosinato se utiliza normalmente 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 matando hongos y bacterias al contacto. [6]
Se crearon cultivos genéticamente modificados resistentes al glufosinato modificando genéticamente los genes bar o pat de streptomyces en las semillas de cultivo correspondientes. [4] : 98 [7] En 1995 se lanzó al mercado el primer cultivo resistente al glufosinato, la canola, seguido por 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 la luz de los tilacoides , lo que provoca el 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 antes de la cosecha , se puede encontrar en los alimentos que ingieren los humanos. Estos alimentos incluyen patatas, guisantes, frijoles, maíz, trigo y cebada. Además, la sustancia química puede transmitirse a los humanos a través de animales que se alimentan 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 productos 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 los alimentos congelados hasta por dos años y la sustancia química no se destruye fácilmente al cocinar el alimento en agua hirviendo. [9] La EPA clasifica la sustancia química 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 toxicología reproductiva que incluye nutrición y toxicidades úteroplacentarias [10]
No existen límites de exposición establecidos por la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional ni por la Conferencia Estadounidense de Higienistas Industriales Gubernamentales . [11] La ingesta diaria aceptable (IDA) recomendada por la OMS/FAO para el glufosinato es de 0,02 mg/kg. [9] La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria ha fijado una IDA de 0,021 mg/kg. La dosis aguda de referencia (DRA) 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). También es una sustancia química registrada en California. No está prohibido en el país y no es un pesticida PIC . [12] No existen límites de exposición establecidos por OSHA o la Conferencia Americana de Higienistas Industriales Gubernamentales. [11]
El glufosinato no está aprobado para su uso como herbicida en Europa; fue revisado 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]