El maíz reduce la toxicidad del arsénico en el suelo
Cuando los cultivos crecen en suelos contaminados con arsénico, este elemento tóxico se acumula en la cadena alimentaria. Un estudio de la Universidad de Basilea ha descubierto un mecanismo utilizado por las plantas de maíz para reducir la absorción de arsénico: el factor clave es una sustancia especial liberada al suelo por las raíces.
El arsénico es un metaloide tóxico de origen natural. Los suelos y las aguas contaminados con arsénico se encuentran en todo el mundo, especialmente en países del sudeste asiático como Bangladesh, Vietnam y China. Además, Suiza tiene algunos puntos calientes naturales donde se encuentra arsénico en concentraciones superiores a la media. Un ejemplo es el suelo de Liesberg, en el cantón de Baselland.
"El problema particular para las plantas es que el arsénico se comporta químicamente de forma similar al fósforo", explica el profesor Klaus Schlaeppi, del Departamento de Ciencias Medioambientales de la Universidad de Basilea. El fósforo es un nutriente importante que las plantas absorben a través de canales de transporte especiales en sus raíces. "El arsénico entra en las plantas a través de estos canales". Como consecuencia, cada vez se acumula más cantidad de la sustancia tóxica en la biomasa y llega a la cadena alimentaria. A largo plazo, esto afecta negativamente a la salud humana. Una exposición elevada al arsénico puede causar daños neurológicos y cáncer, por ejemplo.
Las raíces liberan un antídoto
Sin embargo, según informa ahora el equipo de Schlaeppi en la revista científica PNAS, el maíz reduce la toxicidad del arsénico mediante unos compuestos conocidos como benzoxazinoides. Estas sustancias son producidas por la mayoría de las plantas del grupo botánico de las gramíneas, que también incluye el maíz y el trigo. El maíz produce cantidades especialmente grandes de benzoxazinoides, que también se liberan al suelo a través del sistema radicular. "Ya había indicios de que el maíz absorbe menos arsénico que otras especies vegetales", afirma Schlaeppi.
Para probar esta hipótesis, los investigadores cultivaron plantas de maíz en dos tipos de suelo: sin arsénico y con altos niveles de arsénico. Realizaron el mismo experimento en paralelo utilizando plantas de maíz que no pueden producir benzoxazinoides debido a un defecto genético. Schlaeppi realizó estos experimentos en colaboración con los grupos de investigación de los profesores Adrien Mestrot y Matthias Erb de la Universidad de Berna.
Mitigar la toxicidad del arsénico
El resultado fue inequívoco: el maíz productor de benzoxazinoides creció mejor en el suelo que contenía arsénico y acumuló significativamente menos arsénico en su biomasa que el maíz que no exudaba benzoxazinoides. Cuando los investigadores mezclaron benzoxazinoides en el suelo con arsénico, las plantas mutantes también quedaron protegidas de la toxicidad del arsénico. "Esto demostró que la presencia de benzoxazinoides en el suelo reducía la absorción de arsénico por las plantas", afirma Schlaeppi.
Sin embargo, los investigadores querían averiguar el mecanismo subyacente que causaba este efecto. Los análisis del microbioma de la raíz indicaron que las bacterias y los hongos no estaban implicados. Sin embargo, los análisis químicos del suelo mostraron que una forma especialmente tóxica de arsénico desaparecía en presencia de benzoxazinoides. "Esto indicaba que los benzoxazinoides transforman el arsénico de tal manera que ya no puede ser absorbido por la raíz". Por el momento no está claro qué procesos químicos están implicados.
Otros experimentos demostraron que el efecto positivo de los benzoxazinoides en el suelo persistía durante mucho tiempo: incluso una segunda generación de maíz seguía beneficiándose de la descarga de benzoxazinoides de la primera generación.
"Una aplicación de estos hallazgos sería cultivar en lugares contaminados por arsénico variedades de plantas que liberen más benzoxazinoides", dice Schlaeppi. Las plantas hiperemisoras podrían generarse mediante el cultivo clásico o modificaciones genéticas selectivas. "Así podríamos estar más seguros de que entra menos arsénico en la cadena alimentaria".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Veronica Caggìa, Jan Wälchli, Gabriel Deslandes-Hérold, Pierre Mateo, Christelle A. M. Robert, Hang Guan, Moritz Bigalke, Sandra Spielvogel, Adrien Mestrot, Klaus Schlaeppi, Matthias Erb; "Root-exuded specialized metabolites reduce arsenic toxicity in maize"; Proceedings of the National Academy of Sciences, Volume 121, 2024-3-21
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