El calcio en las plantas es un elemento esencial necesario para su crecimiento y desarrollo tanto en condiciones de estrés como sin estrés. Por lo tanto, cumple una doble función, siendo no sólo un factor importante para la estabilidad de la pared y la membrana celular, sino que también sirve como segundo mensajero en muchos procesos fisiológicos y de desarrollo, incluida la respuesta de las plantas al estrés biótico
El calcio, nutriente esencial
El calcio en las plantas es un macronutriente esencial, con concentraciones en los brotes que oscilan entre 0,1 y más del 5% del peso seco. Por lo tanto, exhibe una doble función, como componente estructural de las paredes y membranas celulares y como segundo mensajero intracelular. Por lo tanto, para cumplir ambas tareas es necesario regular estrictamente la recepción, la distribución y el almacenamiento en la planta.
Para cumplir su función estructural, la planta debe disponer de calcio en cantidades suficientes. En general, la deficiencia de calcio como resultado de la baja disponibilidad del suelo no es muy común. Sin embargo, los síntomas de deficiencia ocurren con mayor frecuencia en los tejidos en desarrollo, como hojas y frutos jóvenes, debido a la baja removilización del tejido viejo al joven a través del floema. Esto conduce a una fuerte dependencia del suministro a través del xilema y, por tanto, de la transpiración, que en los tejidos jóvenes no es muy elevada. Las enfermedades resultantes son, por ejemplo, quemaduras en las puntas de la lechuga o pudrición apical en el tomate.
Además de su papel estructural, la función principal del calcio en las plantas radica en su capacidad de servir como segundo mensajero en una variedad de procesos que van desde el crecimiento de la raíz o el tubo polínico hasta la fertilización a las respuestas al estrés abiótico así como al estrés biótico.
Funciones del calcio en las plantas
El calcio (Ca) es un nutriente esencial para las plantas y se considera un macronutriente secundario. Desempeña un papel crucial en diversos procesos fisiológicos, crecimiento y desarrollo de las plantas. El calcio es un elemento vital para la integridad estructural de las paredes y membranas celulares, las vías de señalización, las actividades enzimáticas y la salud general de las plantas. A continuación se ofrece una descripción detallada de las funciones del calcio en las plantas, tanto para el crecimiento y desarrollo:
1. Estructura e integridad de la pared celular:
- El calcio en las plantas es un componente principal de las paredes celulares y proporciona estabilidad y resistencia.
- Contribuye a la formación de una red de pectato de calcio en la laminilla media, cementando las paredes celulares adyacentes.
2. Permeabilidad y selectividad de la membrana celular:
- El calcio regula la permeabilidad de la membrana celular y la selectividad de iones y moléculas que entran y salen de las células vegetales.
- Mantiene la integridad estructural de las membranas celulares, influyendo en diversos procesos celulares.
3. División celular y elongación:
- El calcio es esencial para la división celular y el alargamiento celular, procesos fundamentales en el crecimiento y desarrollo de las plantas.
- Influye en la regulación de los puntos de control del ciclo celular, promoviendo una división celular ordenada.
4. Activación y metabolismo de enzimas:
- El calcio en las plantas actúa como cofactor de muchas enzimas, activando y regulando sus actividades.
- Interviene en procesos metabólicos como la respiración, la fotosíntesis y la síntesis de carbohidratos y proteínas.
5. Transducción de señales y respuestas de las plantas:
- El calcio actúa como molécula de señalización y participa en diversas vías de señalización y respuestas a estímulos ambientales.
- Participa en la transducción de señales relacionadas con las respuestas al estrés, el crecimiento, el desarrollo y la señalización hormonal.
6. Captación y transporte de nutrientes:
- El calcio mejora la absorción de otros nutrientes esenciales por las raíces y facilita su movimiento dentro de la planta.
- Es crucial para la absorción y translocación de nutrientes, contribuyendo a la nutrición general de las plantas.
7. Formación de flores y frutos:
- El calcio desempeña un papel importante en la formación de flores y frutos, promoviendo el desarrollo normal y minimizando los trastornos fisiológicos como la pudrición apical en tomates y pimientos.
8. Desarrollo y crecimiento de las raíces:
- El calcio en las plantas apoya el desarrollo y crecimiento de las raíces, mejorando la arquitectura del sistema radicular y la capacidad de la planta para absorber agua y nutrientes del suelo.
9. Tolerancia al estrés:
- Los niveles adecuados de calcio ayudan a las plantas a tolerar condiciones de estrés, como sequía, salinidad y fluctuaciones de temperatura.
- Ayuda a reducir el daño inducido por el estrés y mejora la capacidad de la planta para recuperarse del estrés.
10. Mecanismos de Defensa de las Plantas:
- El calcio contribuye a la activación de los mecanismos de defensa de las plantas frente a patógenos y plagas.
- También actúa como mensajero secundario en las células vegetales para activar las defensas contra el estrés abiótico y biótico.
Los niveles equilibrados de calcio en las plantas son cruciales para lograr un crecimiento, desarrollo y productividad óptimos de las plantas. El manejo adecuado del calcio mediante fertilización adecuada y enmiendas del suelo es esencial para la agricultura sostenible y para garantizar que las plantas tengan un acceso adecuado a este nutriente vital.
Conclusiones
El calcio es un elemento esencial en las plantas. Sirve como componente de las paredes y membranas celulares y, por tanto, contribuye a la estructura de las células y al mantenimiento de barreras físicas contra los patógenos. De acuerdo con este papel estructural, se ha demostrado que las plantas deficientes en calcio son más susceptibles a los patógenos y, a su vez, se ha demostrado que el suministro exógeno de calcio mejora la resistencia de la planta.
Sin embargo, en los últimos años se ha descubierto que la función principal del calcio es servir como segundo mensajero. Lo hace al señalar eventos conectados con una amplia variedad de señales fisiológicas, de desarrollo y ambientales, entre ellas la señalización de otros nutrientes, así como el ataque de patógenos.
Actualmente, la investigación se concentra en identificar las proteínas que median la entrada y salida de Ca 2+ de la célula y aquellas que decodifican las señales de Ca 2+ en respuestas posteriores. Algunos genes ya han sido identificados y se ha descrito su papel en procesos específicos; sin embargo, aún se desconocen la mayoría de las proteínas que median en la captación y distribución de Ca 2+ , así como en la generación y decodificación de señales.
Además, a pesar de los pocos ejemplos, sorprendentemente se sabe poco acerca de cómo la participación del calcio en un aspecto de la planta afecta a otro y si los mismos genes o diferentes están involucrados en dos procesos, como, por ejemplo, aquellos que toman Ca 2+ como nutriente en las raíces y los responsables del influjo durante la generación de la señal. Investigaciones futuras arrojarán más luz sobre las diferentes funciones del calcio en las plantas y cómo están interconectadas.
Fuentes:
