Influencia del silicio en la respuesta a estreses abióticos y bióticos en plantas leñosas

Abstract

El silicio no es considerado un elemento esencial para el crecimiento de las plantas pero sí un elemento beneficioso, ya que al ser absorbido como ácido monosilícico, se deposita en distintas estructuras de la planta actuando en procesos morfo-fisiológicos, bioquímicos o moleculares, que pueden inducir mayor tolerancia frente a diversos estreses bióticos, como el ataque de patógenos e insectos plagas, o abióticos, como la sequía, la salinidad, las altas o bajas temperaturas, los metales pesados y la toxicidad o deficiencia de nutrientes esenciales. Sin embargo, la potencialidad del silicio ante estas condiciones de estrés ha sido poco investigada en cultivos leñosos existiendo escasa información al respecto. En esta tesis doctoral se ha estudiado la influencia del silicio en plantas de olivo y melocotonero sometidas a distintos estreses bióticos y abióticos. En el olivo, los ensayos se llevaron a cabo en condiciones de umbráculo, en cámaras de crecimiento y en campo. En ellos se ha analizado la aportación de silicio en un intervalo de dosis de 0 a 20 mg L-1, la forma de aplicación, vía foliar o mediante el agua de riego y la absorción y redistribución de este elemento en los diferentes órganos de la planta. Adicionalmente, se ha estudiado su efecto sobre la tolerancia a la salinidad y sobre el control de las principales enfermedades que afectan al cultivo: el repilo, la antracnosis y la verticiliosis. Por otro lado, también se buscó conocer la respuesta de melocotoneros establecidos en un umbráculo y sometidos a condiciones de estrés hídrico. Los resultados han puesto de manifiesto que en el olivo el silicio es acumulado principalmente en las raíces, seguido de las hojas y los tallos. En las hojas su concentración aumenta de acuerdo con las dosis crecientes aplicadas, independientemente de la forma de aplicación, siendo necesarios alrededor de 60 días desde el inicio de las aplicaciones para que se manifiesten diferencias en la acumulación entre las plantas tratadas y las control. La dosis de 20 mg L-1 fue la que mayormente provocó dichas diferencias. La aplicación de silicio se mostró eficiente en el control del repilo del olivo. En el melocotonero, también se encontró mayor tolerancia de las plantas frente al estrés causado por la sequía. En los demás estreses estudiados no se obtuvieron respuestas concluyentes, muy probablemente debido a las bajas dosis de silicio suministradas en esos experimentos, y también a la metodología empleada. Esto sugiere plantearse en el futuro la repetición de estos experimentos siguiendo los conocimientos obtenidos en esta tesis.

Silicon is considered a non-essential element for plant growth, but it is a beneficial element. Plants uptake silicon in the form of monosilicic acid, which is translocated through the xylem and deposited on the epidermis and in the sheath cells of vascular bundles, acting in morpho-physiological, biochemical or molecular processes. This silicon may induce plant tolerance to several abiotic and biotic stresses, such as water deficiency, salinity, high or low temperature, heavy metals, mineral imbalances, and pests and diseases. However, few studies have been carried out with woody crops. Therefore, the aim of this Thesis was to study the influence of silicon on olive and peach trees subjected to different abiotic and biotic stresses. In olive trees, the experiments were conducted in growth chambers, shade-house or under field conditions. Silicon concentration (0 to 20 mg L-1), the form of application (foliar or through the irrigation water), and the uptake and redistribution of this element in the different plant organs were studied. It was also studied its effect on the tolerance to salinity and the control of the main diseases which affect this crop: leaf spot, anthracnose and verticillium wilt. On the other hand, it was also evaluated the effect of silicon application on young peach trees growing under shade-house conditions and subjected to water stress. The results showed that silicon was accumulated mainly in the olive roots, followed by the leaves and stems. Silicon concentration increased according to the doses applied, independently of the application form. Differences between treated and control plants in silicon accumulation in leaves were observed 60 days after the initiation of treatments. Silicon concentration of 20 mg L-1 showed the best results. Silicon application was efficient in controlling olive leaf spot, the most important foliar disease in the olive. Silicon also was efficient in reduce the stress caused by drought in peaches. No responses were found when the other stresses were studied. Probably the low silicon concentration used in these experiments and the methodology used, could explain the lack of results, suggesting the repetition of the experiments in the future.