NUEVOS DESCUBRIMIENTOS Y AVANCES: FITOMELATONINA Y SU BENEFICIO PARA LAS PLANTAS.

1.  INTRODUCCION

La melatonina es una hormona encontrada en todas las especies, hemos escuchado mas de su presencia en los humanos, más todos los organismos son capaces de sintetizarla. Está en el cuerpo, funciona como un neurotransmisor de serotonina (la hormona de la felicidad), por lo que su uso en el mercado es bastante amplio y tiene múltiples aplicaciones para la salud humana.

La fitomelatonina, nombre que recibe la melatonina producida por las plantas, fue identificada por un grupo de investigación en 1995 (Dubbels et al., 1995; Hattori et al., 1995; Kolar et al., 1995; Van Tassel et al., 1995). Su biosíntesis, de forma muy similar a la melatonina, parte del aminoácido triptófano y a través de varios pasos enzimáticos se llega a la molécula estudiada. La fitomelatonina, es una molécula análoga a la melatonina que se encuentra en la mayoría de los organismos vivos y que desempeña un papel importante en la regulación del ritmo circadiano y el sueño.

Su producción es influenciada por factores ambientales como el ritmo del ciclo circadiano se la planta, la luz, la temperatura, el agua, el estrés y hasta una invasión de fitopatógenos pueden influir en la producción de esta fitohormona. Asimismo, se ha determinado que la fitomelatonina modula la síntesis de clorofila, la formación y degradación de proteínas, los rangos de fotosíntesis, y el metabolismo de azúcares, lípidos y metabolitos secundarios, gracias a la regulación de sus propios genes, su transcripción y la señalización de las hormonas.

En la actualidad, se continúa investigando su funcionamiento, aunque se conoce que es capaz de afectar muchos aspectos de las rutas metabòlicas de las plantas, como la germinación de las semillas, el establecimiento de las plántulas, el crecimiento y el desarrollo, hasta la floración y maduración de los frutos, también en las respuestas al estrés y así mismo las señales de los gasotransmisores, y la interrelación con otras hormonas vegetales. Esto gracias a las señales que pueden emanar, como la proteína PTR1, cuya responsabilidad es la apertura de las estomatas, por lo que su rango de acción es bastante amplio y pueden estar ligadas a la germinación de semillas, floración, apertura de estomas, inmunidad y control de estrés producido por la sequia o la alta salinidad.

2.  MECANISMOS

Para entender el funcionamiento de como las concentraciones de fitomelatonina varían según el crecimiento, desarrollo y maduración de frutas; el ejemplo de la cereza dulce, cuyo contenido de fitomelatonina alcanza un máximo en las primeras fases del cuajado y el desarrollo del fruto. Posteriormente, disminuye al inicio de la maduración, lo que nos hace pensar que inclusive la melatonina exógena, puede dar un resultado eficiente y creemos que sí, dado que inclusive puede retardar la senescencia y extiende la vida útil de la fruta, inclusive postcosecha, por lo que tenemos una mejor duración de los frutos en el anaquel.

Esto es gracias a que esta molécula es una señalizadora bastante eficiente que repercute en la captación, transporte, homeostasis de genes que se relacionan con funciones vitales para la planta, como las fitohormonas, las moléculas antiestrés e inclusive la inmunidad a fitopatógenos.

Además, se ha determinado que estas sustancias pueden modificar tanto las rutas metabólicas primarias como las secundarias, ya que regulan la síntesis de clorofila, la formación y degradación de proteínas, los rangos de actividad fotosintética, así como el metabolismo y síntesis de azúcares, lípidos y metabolitos secundarios. Esto se logra gracias a la regulación de los propios genes de la planta, su transcripción y la señalización de las hormonas, lo que incluso puede provocar la acumulación de compuestos fenólicos y terpenoides.

En los procesos naturales, la concentración de cualquier sustancia vegetal se sintetiza en cantidades reducidas. Si hay un exceso de estas sustancias, la señal puede provocar reacciones celulares que, en lugar de ser beneficiosas, ocasionan un desequilibrio. Esto es una muestra de la naturaleza de estas sustancias.

En estas últimas épocas se hizo EL IMPORTANTE descubrimiento del receptor de esta melatonina en las plantas (CAND2/PTMTR1), por lo que puede ser categorizada como NUEVA HORMONA Vegetal, aunque puede ser más un regulador que una simple hormona, esto debido a todas las rutas tanto primarias o secundarias que esta activa y desactiva con su señalización, inclusive la producción de otras fitohormonas, lo cual es curioso e inclusive nos invita a ver como se dio la evolución a tal punto que las plantas y los animales producen algunas de las mismas hormonas, pero ambos, evolucionaron por separado.

A. Propiedades

i. Se ha descubierto que la fitomelatonina tiene propiedades antioxidantes, lo que significa que puede ayudar a proteger a las plantas de los efectos nocivos de los radicales libres de oxígeno (ROS) y otros compuestos tóxicos presentes en el medio ambiente.

ii. Además, se ha relacionado con mejoras en la calidad y la cantidad de la cosecha, lo que la convierte en un compuesto de interés para la agricultura.

iii. Varios estudios han demostrado que la aplicación de fitomelatonina en las plantas puede aumentar la resilencia ante diferentes tipos de estrés, como la sequía, la salinidad, las altas temperaturas y la presencia de patógenos. En algunos casos, se ha observado que la aplicación de fitomelatonina puede aumentar la supervivencia de las plantas en condiciones de estrés y mejorar el crecimiento y la calidad de la cosecha.

iv.        Además, se ha sugerido que la fitomelatonina puede desempeñar un papel importante en la regulación del ritmo circadiano en las plantas, lo que podría tener implicaciones importantes en la optimización de los ciclos de crecimiento y la producción de cosechas.

3.  PROPIEDADES ANTIOXIDANTES

La fitomelatonina se ha demostrado que tiene una capacidad antioxidante superior a la de otros compuestos presentes en las plantas, como la vitamina C o la vitamina E. En estudios realizados en diferentes tipos de plantas, se ha observado que la aplicación de fitomelatonina puede aumentar la actividad de las enzimas antioxidantes y reducir los niveles de especies reactivas de oxígeno (ROS) en las células.

Se ha demostrado que la fitomelatonina también puede proteger a las plantas de la radiación UV. La cual puede dañar el ADN de las células y afectar el crecimiento y la supervivencia de las plantas. La aplicación de fitomelatonina en las plantas puede reducir la producción de ROS causadas por la radiación UV, lo que puede prevenir el daño celular puediendo ser beneficioso para la supervivencia y el desarrollo de las plantas.

4.  MEJORA EN CALIDAD Y CANTIDAD DE COSECHA

Las fitomelatoninas, moléculas sintetizadas por las plantas, tienen un papel importante en el mejoramiento de la calidad y cantidad de las cosechas. Estas sustancias ayudan a las plantas a crecer más fuertes y resistentes, lo que les permite soportar mejor los agentes de estrés ambientales, tanto bióticos coo abióticos y, por lo tanto, producir frutos de mayor calidad y en mayor cantidad.

Entre los efectos positivos de las fitomelatoninas en las plantas se encuentra su capacidad para mejorar la fotosíntesis y el metabolismo de carbohidratos, lo que se traduce en, mayor producción energética y por ende, un mayor rendimiento de la cosecha.

Además, la aplicación exógena de fitomelatoninas puede aumentar la actividad de enzimas relacionadas con la síntesis de clorofila y pigmentos, lo que se traduce en un aumento en la calidad de los frutos y en su contenido de nutrientes.

5.  PROPIEDADES ANTI-ESTRÉS

Las fitomelatoninas también tienen un papel importante en la protección de las plantas contra el estrés abiótico, como la sequía, el frío o la salinidad. Estos estresores ambientales pueden reducir la producción de cultivos y afectar negativamente la calidad de los mismos. Las fitomelatoninas, al ayudar a las plantas a adaptarse y resistir este tipo de estrés, pueden mejorar significativamente la cantidad y calidad de las cosechas.

El estrés ambiental se refiere a las condiciones adversas del entorno que pueden afectar negativamente el crecimiento y desarrollo de las plantas. La aplicación de fitomelatonina en las plantas ha demostrado ser efectiva para reducir los efectos negativos del estrés ambiental. Se ha observado que la aplicación de fitomelatonina puede aumentar la tolerancia de las plantas a la sequía, la salinidad y la exposición a metales pesados, las temperaturas extremas, radiación UV, etc. Además, la fitomelatonina puede mejorar la fotosíntesis y la eficiencia en el uso del agua en las plantas sometidas a condiciones de estrés ambiental.

6.  REGULACIÓN DEL CICLO CIRCADIANO DE LAS PLANTAS

El ritmo circadiano es un ciclo de 24 horas que se encuentra en la mayoría de los seres vivos, incluyendo las plantas, y que regula procesos biológicos como la fotosíntesis, la respiración y el crecimiento.

La fitomelatonina actúa como un regulador del ritmo circadiano en las plantas, y se ha demostrado que su síntesis está controlada por el reloj circadiano interno de la planta. La producción de fitomelatonina en las plantas aumenta durante la noche y disminuye durante el día, lo que sugiere que esta molécula juega un papel importante en la sincronización del reloj circadiano interno de la planta con el ciclo día-noche.

La regulación del ritmo circadiano es importante para el crecimiento y desarrollo saludable de las plantas. Por ejemplo, la fotosíntesis y la respiración están sincronizadas con el ciclo día-noche, y cualquier perturbación en este ciclo puede afectar negativamente el crecimiento y la producción de la planta. La fitomelatonina ayuda a las plantas a mantener un ritmo circadiano adecuado, lo que contribuye a su crecimiento y desarrollo saludable.

7.  CONCLUSIONES

En resumen, la fitomelatonina es un compuesto de interés en la agricultura debido a sus propiedades antioxidantes y su capacidad para mejorar la resistencia de las plantas a diferentes tipos de estrés (tolerancia a la sequía, la salinidad, la exposición a metales pesados y la radiación UV). Además, la fitomelatonina puede mejorar la eficiencia en el uso del agua y la fotosíntesis en las plantas sometidas a condiciones de estrés ambiental. Así mismo, la regulación adecuada del ritmo circadiano es esencial para el crecimiento y desarrollo saludable de las plantas, y la fitomelatonina ayuda a mantener este ritmo en condiciones normales y en situaciones de estrés.

Esta capacidad nos permite ver que la Fitomelatonina actúa no solo como antioxidante y señalizador, sino que también trae consigo muchos beneficios, especialmente ante el cambio climático. El poder de estas moléculas contra el estrés es bastante contundente, sin embargo, la obtención, síntesis y comercialización de productos o principios a base de fitomelatonina aún no es factible, a diferencia de los bioestimulantes, que también son señalizadores, pero ya cuentan con un nicho bastante establecido y bien conocido.

Aunque todavía se están llevando a cabo investigaciones para determinar completamente sus efectos y mecanismos de acción, se espera que la aplicación de fitomelatonina en la agricultura pueda tener un impacto positivo en la calidad y la cantidad de las cosechas, así como en la resistencia de las plantas a diferentes factores ambientales.