Uso de menadiona para aumentar la tolerancia al estrés salino de las plantas.

Esta invención está relacionada con el uso de composiciones que contienen menadiona (Vitamina K3 o Provitamina K) y/o algunos de sus derivados hidrosolubles para la mejora de la tolerancia al estrés salino de las plantas afectadas. El tratamiento se lleva a cabo mediante la aplicación de las soluciones que contengan los citados compuestos por cualquier vía que ponga en contacto las composiciones de la invención con cualquier parte de la planta y/o semillas

Uso de menadiona para aumentar la tolerancia al estrés salino de las plantas.

Esta invención está relacionada con el uso de composiciones que contienen menadiona (Vitamina K₃ o Provitamina K) y/o algunos de sus derivados hidrosolubles para la mejora de la tolerancia al estrés salino de las plantas afectadas. El tratamiento se lleva a cabo mediante la aplicación de las soluciones que contengan los citados compuestos por cualquier vía que ponga en contacto las composiciones de la invención con cualquier parte de la planta y/o semillas.

Estado de la técnica anterior

La salinidad de los suelos es uno de los principales factores que está afectando cada vez más a las zonas de cultivo a nivel mundial, especialmente en las zonas áridas y semiáridas de producción.

La salinidad es un problema grave en muchas zonas áridas, donde el riego ha ido aumentado lentamente la concentración de sales solubles en el suelo y reduciendo el potencial productivo de muchos cultivos. La salinidad puede inhibir la germinación y el crecimiento de las plantas, reduciendo el rendimiento o la calidad de la cosecha.

La salinización de los suelos afecta a la Humanidad desde el inicio de la agricultura. La actividad antrópica ha incrementado la extensión de áreas salinizadas al ampliarse las zonas de regadío con el desarrollo de grandes proyectos hidrológicos que han provocado cambios en el balance de agua y sales de los sistemas hidrogeológicos. La proporción de suelos afectados por salinidad se cifra en un 10% del total mundial, y se estima que entre 25 y 50% de las zonas de regadío están salinizadas (Rhoades et al., 1992. FAO Irrigation and Drainage paper. FAO, United Nations, Rome, 48 pp.).

En las zonas afectadas por salinidad, la principal solución ha sido la sustitución de cultivos sensibles por otros más tolerantes como remolacha azucarera, cebada, algodón, etc., que reemplazan a los cultivos tradicionales. Sin embargo, esta opción puede no tener interés por problemas de mercado, particularidades climáticas o necesidades nutricionales de la población, por lo que resultaría más importante disponer de variedades tolerantes en los principales cultivos o bien aumentar su capacidad de tolerancia.

La salinidad afecta el crecimiento y producción de los cultivos al reducir el potencial hídrico de la solución del suelo, disminuyendo así la disponibilidad de agua, y al crear un desequilibrio nutritivo, dada la elevada concentración de elementos (Na⁺, Cl^-) que pueden interferir con la nutrición mineral y el metabolismo celular. En consecuencia, los diversos efectos observados a distinta escala, desde reducción de turgencia y crecimiento hasta la pérdida de la estructura celular por desorganización de membranas e inhibición de la actividad enzimática, son el producto combinado de estrés hídrico, toxicidad fónica y desequilibrio nutricional. Una causa de la reducción del crecimiento es la inadecuada fotosíntesis debida al cierre estomático y en consecuencia la limitación de la entrada de CO₂ (Leidi y Pardo, 2002. Revista de investigaciones de la facultad de Ciencias Agrarias, Nº II).

En los últimos 25 años los inventores han venido investigando sobre el efecto que los reguladores del crecimiento de las plantas podrían producir en el reforzamiento de los mecanismos naturales de defensa y, como consecuencia, en la inducción de tolerancia a salinidad además de resistencia a patógenos y plagas en las plantas tratadas y otros efectos positivos. En este sentido, los investigadores han observado cómo un determinado tipo de reguladores del crecimiento de las plantas, los derivados hidrosolubles de la Vitamina K, eran capaces de estimular los mecanismos naturales de defensa de las plantas tratadas y consecuentemente de inducir resistencia frente a los ataques de patógenos y plagas (WO/1995/03702), así como para contrarrestar los daños producidos por pesticidas y herbicidas (WO/2003/105586).

Los inventores también han obtenido resultados sorprendentes en lo que se refiere al uso de un derivado hidrosoluble de la Vitamina K3, la menadiona sodio bisulfito (MSB) en el cultivo de platanera (banana) para estimular el adelanto de la floración de las plantas tratadas, frente a las no tratadas (WO/1996/28026).

Además, las plantas tratadas con derivados hidrosolubles de la Vitamina K3, especialmente con el MSB, originan el desarrollo de propiedades antialimentarias frente a los ataques de patógenos y plagas (Patente ES-200601179).

Los investigadores de la presente invención han continuado experimentando acerca de los efectos del MSB en relación al estrés salino.

Sorprendentemente, las plantas tratadas con estas composiciones presentan una mayor tolerancia frente a dicho estrés especialmente en lo que se refiere a condiciones de alta salinidad. Los efectos nocivos sobre los cultivos provocados por la salinidad son contrarrestados, al menos en parte, por el tratamiento de los mismos con MSB, lo que se traduce en una mejora de la calidad de la cosecha e incremento del rendimiento de la misma.

Los compuestos descritos en la presente invención son sistémicos, biodegradables, no pesticidas, no tóxicos e inocuos desde el punto de vista medioambiental, y no son peligrosos para las plantas, los animales y las personas. Además se pueden mezclar con varios aditivos, por ejemplo: fertilizantes orgánicos e inorgánicos, insecticidas, nematocidas, fungicidas, bactericidas o herbicidas.

En relación con la estimulación de los sistemas defensivos de las plantas por medio de menadiona, en el documento de patente WO/2003/105586 se emplean composiciones que contienen menadiona y/o algunos de sus derivados hidrosolubles para estimular los mecanismos naturales de defensa de las plantas, contrarrestando en parte los daños químicos ocasionados por pesticidas y herbicidas. Asimismo, el documento de patente WO/1996/28026 está basado en los mismos compuestos que el documento anterior para inducir resistencia de las plantas a patógenos y plagas.

Por otra parte, el documento WO/2005/054156 menciona que las plantas tratadas con un fertilizante compuesto por Vitamina K y/o sus derivados, ácido algínico, y betaina son capaces tanto de mejorar el crecimiento como aumentar la tolerancia al estrés abiótico y osmótico.

La presente invención se refiere a un concepto más específico de estrés abiótico, el estrés salino, además, el efecto de la mejora de la tolerancia al estrés abiótico y osmótico, mencionada en WO/2005/054156, no puede ser atribuida a la Vitamina K o sus derivados puesto que, como se ha explicado anteriormente, la tolerancia a estos estreses es debida al ácido algínico y betaina respectivamente.

El estrés salino es un tipo de estrés abiótico y el estrés osmótico es uno de los efectos del estrés salino. Como se ha comentado en el tercer párrafo de este apartado introductorio, la salinidad causa estreses relacionados tanto con el estrés hídrico y ósmosis celular como con la toxicidad y desequilibrios nutricionales debidos al ión sodio u otros iones en el caso de ser sales diferentes a cloruro sódico.

Es conocido que los mecanismos defensivos de las plantas frente a estreses de diferente naturaleza pueden compartir algunos elementos implicados, como por ejemplo, rutas de transducción de señales, pero es tal la complejidad de estas respuestas, que no se podría considerar que los estreses causados a las plantas por patógenos, pesticidas y herbicidas articulan los mismos procesos a pesar de que puedan compartir parte de los mecanismos de la respuesta defensiva.

Con esta invención se solventa la dificultad de conseguir un crecimiento óptimo de las plantas sometidas a estrés salino. El uso de composiciones que contienen menadiona y/o alguno de sus derivados hidrosolubles genera un resultado sorprendente e inesperado en aquellas plantas que han sido sometidas a estrés salino y son tratadas con estas composiciones.

Explicación de la invención

La presente invención se basa en el uso de composiciones que contienen menadiona (Vitamina K3) y/o al menos uno de sus derivados solubles en agua que cuando son aplicadas a las plantas y/o semillas son capaces de bioestimular sus mecanismos naturales de defensa al estrés salino.

La invención propuesta satisface una necesidad experimentada desde hace tiempo ya que describe el uso de una clase...

1. Uso de una composición acuosa que comprende menadiona y/o algunos de sus derivados hidrosolubles para inducir tolerancia al estrés salino en las plantas y/o semillas.

2. Uso de una composición acuosa para inducir tolerancia al estrés salino de las plantas y/o semillas que comprende,

a. 3.3 x 10^-7 a 0.66 mM de menadiona (Vitamina K3);

b. 3.3 x 10^-6 a 33.3 mM de un derivado de Vitamina K3 soluble en agua caracterizado por ser un bisulfito seleccionado de la lista que comprende; menadiona sodio bisulfito (MSB), bisulfito potásico, bisulfito amónico o bisulfito magnésico;

c. 3.3 x 10^-5 a 33.3 mM de un derivado de Vitamina K3 de bajo nivel de solubilidad en agua caracterizado por ser un bisulfito seleccionado de la lista que comprende; menadiona nicotinamida bisulfito (MNB), menadiona ácido p-aminobenzoico bisulfito, menadiona histidina bisulfito, menadiona adenina bisulfito, menadiona ácido nicotínico bisulfito o menadiona triptofano bisulfito;

d. o cualquier combinación de las composiciones según (a), (b) y/o (c).

3. Uso según las reivindicaciones 1 y 2 donde el compuesto es menadiona sodio bisulfito (MSB).

4. Uso de una composición según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque se aplica a la parte aérea de la planta mediante pulverización.

5. Uso de una composición según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque se aplica al tallo de la planta por inyección.

6. Uso de una composición, según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque se aplica al suelo u otro sustrato de cultivo, al agua de riego (o solución de cultivo) o por inmersión del sistema radicular de las plantas y/o de semillas.

7. Uso de una composición según las reivindicaciones 1 a 3 que además comprende un aditivo seleccionado de entre fertilizantes orgánicos o inorgánicos, insecticidas, nematocidas, fungicidas, bactericidas o herbicidas.

8. Uso según las reivindicaciones 1 a 7 donde la composición se aplica a plantas y/o semillas de la especie Solanum licopersicum.

9. Uso según la reivindicación 8 donde la composición se aplica a semillas por inmersión.

10. Uso según la reivindicación 9 donde la concentración de menadiona sodio bisulfito (MSB) es de entre 10 a 300 mM.

11. Uso según las reivindicaciones 1 a 7 donde la composición se aplica a plantas y/o semillas de la especie Arabidopsis thaliana.

12. Uso según la reivindicación 11 donde la composición se aplica por pulverización foliar.

13. Uso según la reivindicación 12 donde la concentración de menadiona sodio bisulfito (MSB) es de 0.1 a 0.3 mM.