nitrogeno en vides- metabolismo e impacto
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Nitrógeno :
metabolismo, impacto y
consecuencia en vides
Dr. Claudio Pastenes
Fisiología de la Vid de Interés
Enológico
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El Nitrógeno es el elemento más abundante en los tejidos vegetales
después del oxígeno, carbono e hidrógeno.
Por lo mismo, las plantas responden fuertemente a la fertilizaciónnitrogenada.
Este elemento está presente en un 78% en la atmósfera, sin embargo noes posible para plantas ni animales su aprovechamiento directo.
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:NΞ
N :
La razón por la cual el N2, siendo tan abundante en la atmósfera, eslimitante en los sistemas biológicos, es su forma de di-nitrógeno conenlaces triples, muy difíciles de romper.
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En la fabricación artificial de fertilizantes nitrogenadosse requiere de una gran cantidad de energía y por lomismo es costoso.
En general, los precios defertilizantes nitrogenados
en el invierno delhemisferio Norte, sonmayores que en verano.
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En la biosfera, el N pasa a través de diversas formas enun ciclo “Biogeoquímico”
emisiones
fósiles
precipitación Almacenaje
atmosférico de
nitrógeno
gaseoso
pérdidas
gaseosas:
N2 y N2O
desnitrificación
Consumo
vegetal
Materia orgánica (R-
NH2)
mineralización
Nitratos
(NO3-)Nitritos
(NO2-)
Amonio(NH4+)
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De todas las formas posibles del nitrógeno en la biosfera, lasplantas pueden incorporar solo algunas, fundamentalmente:
NO3-NH4+
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Al contrario de los sistemas animales, las plantas puedenacumular nitratos y movilizarlos de uno a otro sitiodentro de cada individuo.
En cuanto al amonio, este no puede ser almacenado porinducir toxicidades. Esto limita las tasas de suministrode nitrógeno en forma de amonio a las plantas.
OH-
OH-OH-
OH-
OH-
OH-
NH4+ + OH- → NH3
H2O
NH3 + H+ → NH4+
H+H+H+
H+H+
H+
H+
H+H+
H+
↑ pH
↓ pH
Si se encuentra NH4+ (iónamonio) en concentraciones
suficientes, reacciona con los
iones OH-, liberando agua y
generando NH3 (amonio),
que es permeable en las
membranas, difundiendo por concentración. En el sitio de
bajo pH, reacciona con los
protones formando ión
amonio.
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Asimilación del Nitrato:
Curso del NO3 al serincorporado al interiorde la célula en lasraíces:
•reducción a amonio
•salir de la célula•almacenado en la vacuola
•movilizado simplásticamente al xilema
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La primera reacción, una vez que el NO3 ingresa a la planta,es su reducción a NO2
-, que ocurre gracias a la enzima nitrato
reductasa.
c o n c e n t r a c i ó n r e l a t i v
a d e m R N A
a c t i v i d a d r el a t i v
a d e ni t r a t o-r e d u c
t a s a
Tiempo luego de aplicación de NO3 (h)
0 4 8 12 16 20 24
mRNA raíz mRNA broteNRedct-brote
NRedct-raíz
una vez sintetizada laenzima, esta se activa einactiva por luz.
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Las necesidades de nitrógeno pueden ser suministradasrápidamente en forma de Nitrato pues la velocidad dereacción de los tejidos a este elemento es elevada enexpresión génica y en activación de las enzimas.
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La nitrato reductasa es la enzima limitante en el metabolismo del nitrógeno,pero su subproducto, el nitrito, debe ser reducido nuevamente para producir
NH4+
Resumen de la actividad de la Nitrato-reductasa produciendo nitrito.
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El NO2- es altamente reactivo y potencialmente tóxico, por lo que las célulastransportan el nitrito así generado, rápidamente desde el citoplasma a:
•cloroplastos en hojas•plastidios en raíces
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En cloroplastos y plastidios, la enzima Nitrito-reductasa reduce NO2- (nitrito) aNH4+ (amonio).
•NO3
- + 2H+ + 2e- NO2
- + H2O
•NO2- + 8H+ + 6e- NH4
+ + 2H2O
reacciones en secuencia de la nitrato y nitrito reductasa:
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Esquema de la reducción de nitrito en cloroplastos.
Se requiere energía y luz.
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Hasta aquí, la reducciónconsecutiva de nitrato ynitrito, requieren de
energía y de poderreductor: cloroplastos, luz,etc.
En este sentido, lasfertilizacionesnitrogenadas solo seránefectivas en condicionesde actividad fisiológicasuficiente en las plantas(senescencia en vides yfertilización depostcosecha)
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La toxicidad inducida por amonio se evita convirtiendo este ión, rápidamente, enaminoácidos.
La enzima Glutamato sintetasa
(GS), presente en el citoplasma
o cloroplasto o plastidios de raíz
incorpora el amonio aglutamina, formando glutamato.
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Particularmente, en el caso de la vid, la respuesta de la planta resultará de lacombinación de tres factores:
genética de la planta
ambiente
agronomía
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Estatus nitrogenado bajo:
respuestas de gran magnitud al aplicar nitrógeno
nitrógeno
proteínas
crecimiento
clorofilas
carbohidratos
Rendimiento¿calidad?
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Los compuestos fenólicos tienen
una gran importancia en los
sistemas de defensa de las plantas,
actuando como fitoalexinas y comoprecursores de lignina y suberina
(defensa mecánica).
En condiciones de exceso de nitrógeno, el carbono disponible es dirigido a la
formación de compuestos orgánicos como aminoácidos, proteínas, etc.
En condiciones de falta de nitrógeno, el carbono excede a la demanda por
formación de proteínas y es dirigido a la formación de compuestos del metabolismo
secundario como compuestos fenólicos.
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Excesos de nitrógeno inducen:
Crecimiento excesivo
Microclima inconveniente (bajas temperaturas y luminosidad, limitandometabolismo secundario, retardando madurez, exagerando acidez, etc.)
Desequilibrio fito-hormonal, con problemas en la inducción
Promoción de crecimiento vegetativo a expensas de partición a elementosreproductivos.
Aumento de la relación hojas de sombra/hojas de sol (esto puede inducirproblemas de reservas en temporada siguiente)
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Cambios en la concentración de compuestos nitrogenados en Cabernet Sauvignon
desde pinta a cosecha.
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El impacto del contenido de nitrógeno en las bayas sobre la
potencialidad enológica dependerá del tipo de compuesto formado
Arginina
Prolina
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argininaprolina
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La arginina es poco “digerible” (metabolismo) y, por lotanto, poco utilizable por las levaduras.
Chardonnay, Cabernet Sauvignon, Semillón:
↑ prolina/arginina
Grenache, Chenin Blanc, Pinot Noir, Geürztraminer,Muscat Gordo:
↓ prolina/arginina
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Distribución de los aminoácidos asimilables por levaduras presentes en labaya (excluyendo amonio y prolina) en Riesling y Cabernet Sauvignon.
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