El papel del calcio en respuesta al estrés

Todos los seres vivos, desde la más pequeña bacteria unicelular, hasta los seres humanos, nos desarrollamos en ambientes cambiantes que provocan en nosotros una serie de respuestas que nos permiten adaptarnos y continuar. A estos cambios lo llamamos estrés que, a su vez, se dividen en dos grandes grupos, estrés abiótico y estrés biótico. Las plantas no son una excepción, ya que se enfrentan al estrés biótico producido por otros seres vivos (animales, insectos, plantas, hongos, bacterias, nemátodos, etc.) y al estrés biótico producido por factores físicos y químicos (temperatura, radiación, sequía, inundaciones, viento, contaminantes, salinidad, manejo, etc). Sin embargo, estos factores estresantes empiezan a causar dicho estrés cuando superan ciertos umbrales.

Un efecto importante del estrés abiótico es la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS) como el anión superóxido, radicales libres o el peróxido de hidrógeno. Estas ROS se producen y se destruyen de forma controlada durante el metabolismo de las células, pero cuando la planta se encuentra en condiciones estresantes se produce un desequilibrio que conlleva a un aumento de la concentración de ROS, que reaccionan con otras moléculas y pueden llevar a bloquear el metabolismo y a dañar la estructura y funcionalidad de las células. En el contexto de las plantas, esto es importante ya que la alteración del metabolismo en estadios críticos como el cuaje de los frutos puede afectar de forma considerable al rendimiento.

Tomatera afectada por estrés térmico (Imagen: EOS data Analytics).

Pero, ¿cómo podemos evitar este estrés en los cultivos?

Desgraciadamente no es nada fácil, más aún cuando nos encontramos ante episodios climáticos tan extremos como las altas temperaturas que estamos soportando estos días. Sin embargo, a lo largo de la evolución todos los seres vivos hemos ido desarrollando estrategias para devolver a nuestras células a un estado de equilibrio (homeostasis). Además, podemos anticiparnos con una adecuada nutrición de nuestros cultivos. Para esto, ya hemos comentado la importancia de realizar una analítica de suelo que nos informe de lo que realmente necesita nuestro suelo, acompañada de su interpretación por un profesional que nos oriente en nuestro plan de fertirrigación. En este sentido, aunque todos los elementos son importantes a su manera, existe un elemento que es imprescindible para una correcta respuesta ante un estímulo externo o interno, el calcio.

El calcio tiene un papel estructural muy importante en las células, ya que forma parte de la pared celular como pectato de calcio. Esta pared aporta rigidez y protege a la célula de tracciones mecánicas y del ataque de patógenos. Este hecho además se ha comprobado mediante estudios que demuestran que las deficiencias de calcio en la planta provocan alteraciones estructurales, que provocan membranas celulares muy permeables, mayor susceptibilidad a patógenos y menor calidad del fruto.

Deficiencia de Ca2+ en tomate, podredumbre apical (Imagen: infocampo.com).

Así mismo, el calcio tiene un papel esencial en la comunicación celular, ya que media en el proceso de reconocimiento del estrés, transducción de la señal y respuesta al actuar como segundo mensajero. Así, una señal de estrés activa receptores de la membrana celular que inducen a la entrada de calcio y una cascada de señalización que provoca una respuesta concreta en la célula, pudiendo llegar a cambios en la expresión de los genes contenido en el núcleo de la célula.  Un ejemplo es la inducción de proteínas de choque térmico (HSP) a consecuencia del estrés por altas temperaturas. Cuando son activadas en respuesta, se unen a proteínas dañadas (desnaturalizadas) por el calor y las marcan para podes degradarlas o protegiéndolas hasta que el estrés cese.

Modelo de señalización celular (Imagen: FCQ-UNC).

Por último, las funciones del calcio no acaban ahí, pues también participa en otros procesos celulares como la elongación celular, la reducción del nitrato y la fijación de nitrógeno atmosférico, y es esencial para la estructural del suelo al actuar como floculador y estabilizar el contenido en materia orgánica.