1
Es el aprovechamiento de las propiedades
alelopáticas para el control de malas hierbas en
cereales una estrategia adecuada desde el punto
de vista medioambiental?
Inge S. Fomsgaard, Solvejg Mathiassen, Per Kudsk,
Lars M. Hansen
2
Historia de la alelopatia

• 300 aC, Theophrasto
• documenta los efectos inhibidores de Portulaca
  oleracea sobre alfalfa
• 81 aC, Plinio Segundo
• describe efectos alelopaticos del nogal
• 1832, De Candolle
• propone que los exudados de las plantas pueden
  ser la causa de la fatiga de los suelos

3
Historia de la alelopatía

• 1881, Hoy and Stickney
• informaron de los efectos deletereos del nogal
  sobre plantas vecinas.
• 1907, Screiner and Reed
• aislaron ácidos orgánicos liberados por las
  raices de plantas que suprimian el crecimiento de
  otros cultivos.

4
Historia de la alelopatía

• 1937, Molisch
• acuñó la palabra alelopatía a partir del griego
  alelo y patia, con el significado de
  mutuamente y sufrimiento
• 1966, Muller
• definió elfenómeno de interacción planta-planta
  como interferencia, incluyendo tanto la
  competencia como la alelopatía.

5
Alelopatía - definición

• 1996, Torres et al
• La alelopatía se definió como cualquier proceso
  que implique metabolitos secundarios
  (aleloquímicos) producidos por plantas,
  microorganismos, virus, algas y hongos que
  influyan el crecimiento y desarrollo de sistemas
  biológicos agrícolas

6
Aleloquímicos

• Metabolitos secundarios de las plantas
• alcaloides
• fenólicos
• flavonoides
• terpenoides
• glucosinolatos
• benzoxazinonas
• compuestos cianogénicos

7
Aleloquímicos
Reigosa et al, 1999
8
Uso de fitosanitarios en agricultura
Aprovechamiento de los efectos alelopáticos
Substancias naturales aisladas
Transformación de substancias naturales
Productos puros de sintesis
9
Rotaciones orgánicas de cultivos para la
producción de cereales un ejemplo
Rotación 1
Rotación 2
Rotación 3
Rotación 4
Cebada P.
Cebada P.
Cebada P.
Trigo H.
G - Trebol
G - Trebol
G - Trebol
Avena
Avena P.
Cereal H.
Trigo H.
Cebada P.
Guis - Ceb
Altramuz
Remolacha
Altramuz
H Invierno, P Primavera, G Graminea, Guis
Guisantes, Ceb Cebada
http//www.agrsci.dk/pvj/plant/croprot/indexuk.sht
ml
10
Aleloquímicos en algunos cereales

• Trigo, centeno y maíz contienen
  4-hydroxy-1,4-benzoxazin-3-onas (ácidos
  hydroxamicos) como glucósidos

Trigo DIMBOA, DIBOA
Centeno DIBOA
Maize DIMBOA. DIM2BOA
11
Actividad biológica de las 4-hydroxy-1,4-benzoxa
zin-3-onas

• Incrementa la resistencia de los cereales a
  insectos, hongos y bacterias
• Desencadena la reproducción en mamiferos que
  pastan gramineas
• Influye en el desarrollo de malas hierbas
• Estan involucradas en la detoxificación de
  fitosanitarios
• Son agentes mutagénicos

12
Actividad biológica de las 4-hydroxy-1,4-benzoxa
zin-3-onas. Ejemplos

• Incrementan la resistencia del maíz al taladro
• Incrementan la resistencia de los cereales a los
  pulgones
• Inhibe el desarrollo de raíces y coleóptilo de la
  avena loca

13
Estructura molecular de las 4-hydroxy-1,4-benzox
azin-3-onas
14
Mecanismo de decomposición de 4-hydroxy-1,4-benzo
xazin-3-ones a benzoxazolinonas, p.e. DIBOA
decompuesto a BOA
DIBOA
BOA
15
Descomposición posterior de las benzoxazolinonas
en el suelo
Kumar et al, 1993 BOA ? 2-amino-3H-phenoxaz
in-3-ona
Nair et al, 1990 BOA ? 2,2-oxo-1,1-azobenz
eno (AZOB)
16
Descomposición posterior de las benzoxazolinonas
en el suelo
R H
DIBOA-glu
BOA
AZOB
17
Utilización del centeno como cubierta vegetal o
acolchado verde

• Barnes Putnam, 1986
• Barnes Putnam, 1987
• Mwaja et al, 1995
• Chase et al, 1991

• Ensayos recientes en rotaciones de agricultura
  orgánica
• El centeno se siembra a una densidad triple de la
  normal, se entierran las plántulas y, después,
  sen siembra un cultivo de invierno

18
Niveles de concentración de DIMBOA en trigo

• Oscilan entre 1,4 a 10,9 mmol DIMBOA/kg de peso
  fresco en 52 cultivares Chilenos (plántulas
  jóvenes)
• Revisión mundial de 37 cultivares de 0.99 a
  8.07 mmol DIMBOA/kg de peso fresco
• Triticum speltoides 16 mmol DIMBOA /kg de peso
  fresco (plántulas de10 días)

19
Niveles teóricos de concentración de DIMBOA en
el suelo

• 0.99-16 mmol/kg en plántulas jóvenes
• 400 plantas por m2
• peso de cada plántula 0.25 g

• 190-3078 g DIMBOA por hectárea

• 105-1701 g AZOB por hectárea

20
Búsqueda bibliogáfica

• DIMBOA or DIBOA or hydroxa or benzoxaz or
  (allelo and (wheat or rye or maize))
• 2159 citas desde 1972
• 195 citas desde 1999

21
FATEALLCHEM

• Comportamiento y toxicidad de los aleloquímicos
  en relación con el ambiente y el consumidor

22
BT2

• Cultivo de trigo en 2 países
• Evaluación económica

Aislameno e identificación de aleloquímicos de
plantas Aislamento e identificación de
meatobolitos de aleloquímos del suelo

• Quantificación de aleloquímicos en plantassuelo
• Evaluación entre laboratorios de los resultados
  analíticos

BT1

• Desarollo de métodos analíticos para
  aleloquímicos en plantas y suelo
• Evaluación entre laboratorios de los resultados
  analíticos

BT3
Estudios de degradación de aleloquímicos en suelo
Efectos herbicidas de plantas de trigo
incorporadas al suelo
Efectos insecticidas de plantas de trigo enteras
Ecotoxicología de aleloquímicos en organismos
del suelo
Ecotoxicología de aleloquímicos en organismos
aquaticos
Efectos herbicidas de aleloquímicos aislados
Efectos insecticidas de aleloquímicos aislados
Estudios de sorción de aleloquímicos en suelo
Modelos QSAR de la ecotoxicología de
aleloquímicos
Estudios de germinación con compuestos
aleloquímicos
Modelos QSAR del destino de aleloquímicos
BT5
BT4
Modelos QSAR de la toxicología al hombre de
aleloquímicos
BT6
23
Resultados previstos I
SI se identifican las variedades de trigo con
propiedades alelopáticas bien descritas y
eficientes contra una o más de las malas hierbas
y/o plagas más importantes y los aleloquímicos
tienen una toxicidad ambiental baja
24
Resultados previstos I
ENTONCES es posible la explotación comercial de
aleloquímicos aislados y/o es posible la
explotación comercial de las variedades de trigo
identificadas por los mejoradores vegetales para
su uso tanto en agricultura orgánica como
convencional y/o es posible la explotación de
los conocimientos adquiridos en ingeniería
genética y/o es posible la utilización por los
agricultores utilizando las variedades
conocidas por sus elevadas concentraciones
(dependiendo de los costes de producción y/o de
los rendimientos que se puedan obtener)
25
Resultados previstos II
SI la evaluación de los riesgos para el ambiente
y el hombre muestra que los alelopáticos tienen
un riesgo igual o superior que los fitosanitarios
de síntesis
Danish Institute of Agricultural Sciences, Sept
7-8, 2001
26
Resultados previstos II
ENTONCES se deberán poner en práctica nuevos
puntos de vista en la utilización de cultivos
con propiedades alelopáticas y / o los
mejoradores vegetales deberán buscar variedades
con bajas concentraciones y / o las autoridades
que regulan las normas para el medio ambiente y
la salud humana deberán tener en cuenta a los
aleloquímicos y / o deben ser discutidas las
definiciones de agricultura orgánica
27
Resultados previstos III
SI ninguna de las variedades probadas tiene
propiedades alelopáticas bien descritas y
eficientes pero tiene algún efecto, aunque sea
menor que el de los fitosanitarios de
sintesis y el riesgo para el ambiente y el hombre
es bajo
28
Resultados previstos III
ENTONCES el cultivo de algunas de las variedades
probadas con propiedades alelopáticas aún puede
ser útil para la agricultura orgánica y el
desarrollo por mejora de nuevas variedades para
agricultura orgánica todavía es útil (dependiendo
del balance económico)
29
Conclusiones
Tóxico?
Transporte a aguas subterráneas?
Exposición de plantas no objetivo u otros
organismos vivos?
Cheng, 1992
30
Estudios en el futuro

• Una aproximación holística!