Calcio y mas…

Congreso de Melón 2010

Role of Nutrients

Aspectos básicos del calcio

Esencial como elemento nutritivo en las plantas Involucrado en al menos 20 procesos bioquímicos y morfológicos Clasificado como macronutriente aunque tiene impacto a niveles de

un micronutriente. Amplia variación de concentraciones en diferentes partes de la

plantas así como en diferentes especies Complejos mecanismos de absorción, transporte y distribución, no

bien conocidos todavía.

El calcio en la célula

Lamela media de la pared celular- hasta un 90% En la superfice exterior de la membrana plasmática Pared celular Retículo endoplasmático (RE)- la forma absorbida no está clara Vacuolas- aquí se encuentra localizado la mayor parte del calcio

solubles, posiblemente en forma de oxalato calcico Cloroplastos- 6.5-15 mM, la mayor parte en la membrana del tilacoide

(almacenamiento de pigmento fotosintético en el cloroplasto) En las célullas los tubos cribosos del floema

Célula vegetal – 3D

Cw: pared celular

G: Ap.golgi

N: Núcleo

V: vacuola

M: mitocondria

Pm: membrana plasmática

Er: r etículo endoplasmático

A: aire

El calcio y la lamela media

La lamela media es la conexión entre las paredes primarias de dos células vecinas

El calcio estabiliza la pectina depositada en la lamela media formando pectato de calcio (enlace R-COO del ácido poligalacturónico)

Actividad del calcio

Responsable de la estabilidad estructural y fisiológica de los tejidos vegetales

Junto con otros compuestos, regula en las células y tejidos los procesos el influjo y eflujo

Utilizado en los sistemas de transmisión de señales para la rápida comunicación de situaciones de stress y la puesta en marcha de mecanismos de defensa en las plantas

Calcio en morfología y fisiología vegetal

Forma parte de las células de la pared celular y el plasmalema como pectato de Ca (ligado a grupos Pectin carboxílicos)

Esencial para la división y elongación celular (crecimiento meristemático)- especialmente en el crecimiento de raíces

Responsable de la permeabilidad e integridad celular Segundo mensajero en las señales de factores

medioambientales y respuesta de la planta en términos de crecimiento y desarrollo

La germinación y el desarrollo del polen se ven severamente inhibidos por la deficiencia de calcio

Calcio en morfología y fisiología vegetal

Forma parte del núcleo celular Presente en la molécula de fitina en las semillas Involucrado en la producción de etileno (procesos de maduración) Previene la pérdida de carbohidratos y favorece la síntesis de

proteinas Actúa en los procesos de control osmótico Controla la función de algunas enzimas. Por ejemplo

poligalacturonasa (rotura de la pared celular) Estudios recientes enfatizan el papel de la calmodulina como la

proteína reguladora del calcio

Respuesta a estrés en las plantas

Calcio y comunicación vegetal

Calcio y comunicación vegetal (cont)

Cierre estomático (I)

Cierre estomático (II)

Calcio y raíces

La retirada drástica del Calcio reduce la secreción de mucílago en los ápices de la raíces (Bennet et al., 1990) (células de la caliptra)

La deficiencia de Calcio inactiva la respuesta geotrópica de las raíces (Bennet et al., 1990)

Calcio y extensión radicular

Absorción del calcio

Se realiza en las raíces jóvenes Absorción activa y pasiva

Selectividad de la membrana Siguiendo el flujo del agua

Vía simplasto: Atravesando la célula Posibiles reacciones en citoplasma que lo dejen inmovilizado

Vía apoplasto: espacio intercelular Preferente hasta la formación de la banda de Caspari en las células de las

raíces

Ca++

Ca++

Ca++

High Ca uptake by roots tips, where the Casparian band is not yet developed

Root tips Old root

Ca++

Ca++

Casparian band

Microscopical cross section of a root

In older roots the Ca transport is more or less hindered by a physical barrier, the “Casparian band”.

Root hair

Rhizodermis

Exodermis

Xylem vessel,from there Ca

goes to the shoot

Distance of the Ca- supply-zone to the

root tip

Ca-uptake

(neq Ca/12 plants)

15 – 18 cm 418

12 – 15 cm 402

6 – 9 cm 1566

root tip

0 – 3 cm4095

Ca uptake mainly takes place at the root tips and the zone of lateral root growth

REF: Richter - 1978

Movimiento del calcio en la planta

Vía xilema Movimiento lento por su alta reactividad El motor principal es el flujo de agua en la planta

Potencial debido a la evapotranspiración. Efecto tirón Potencial radicular. Efecto empuje.

Principal destino son los órganos de transpiración (hojas). Competencia por absorción. Efecto sumidero.

Translocación deficiente vía floema Reactividad del calcio Alto pH de los fluidos floemáticos Elemento “inmóvil”

Movimiento del Potasio. Elemento móvil

Movimiento del Calcio. Elemento inmóvil

Ca

Ca

Ca

Ca

Ca

Ca

Ca

Ca C

a

La salinidad reduce la absorción de calcio

0

20

40

60

80

100

0.5 1 2 3 4

Strength of Hoagland's solution

% BER

0

5

10

15

20

25

30

35

40

% Ca

% BER Fruit Ca Leaf Ca

Increasing EC

Ref: Barke and Menary, 1971

Mejor absorción con CN

0

200

400

600

800

Flowering Full Fruct. Full Ripening

Control + Gypsum + CN

Calcio en savia (mg/l)

Source: Gárate et al., 1991

tomate

¿Donde se va el Ca aplicado en fertirrigación?

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

8

6

4

2

Distance

Depth

10.00-12.50

7.50-10.00

5.00-7.50

2.50-5.00

0.00-2.50

Calcio en melones y sandías

Blossom end rot (Cirulli & Ciccares, 1981)

Reduce incidencia de Fusarium (Jones et. al, 1975)

Reduce la aparición de necrosis en tallos y el rajado (Waters & Nettles, 1960)

Calcium deficiency causes cracking

Importante para el llenado (honey dew melon)

Sin Ca

Con Ca

Calcium distribution in cantaloupe fruits

• Higher calcium content in the ring• Higher calcium content in the proximal

part of the fruit flesh• Similar calcium content in all parts of

the ring (no statistical difference)

0.19%a 0.16%b

0.72%a 0.78%a

0.12%a 0.10%b

0.54%a 0.55%a

Good calcium supply Ca deficiency – 24 days old fruit

Still the fresh fruit contains 60% of the total fruit calcium at harvest

Poor calcium in the fruits relates to poor development of xylem vessels

Source: Bernadac, 1996

Dinámica de absorción de nutrientes en melon

Day 0 day 17 day 45 day 56 day 60

Mineral Elements

0

10

20

30

40

50

60

%

N

P

K

Ca

Mg

Elements'absorption (total rate)

When to apply Ca…

In general Ca is continuously needed during the whole growth period. As roots need a continuous Ca supply for growth. As the Ca uptake follows the growth curve.

However, there are growth phases in which the plant can be supported by extra Ca, for example:

During periods of fast growth to counteract Ca dilution that occurs in plant tissue.

During early fruit growth to support requirements during cell division. During periods of plant stress, as calcium is important for stress amelioration.

Melon: Ca accumulates early in the fruitwhile K accumulates until harvest time

0

20

40

60

80

100

120

15 20 25 30 35 40

Fruit age (days)

Ac

cu

mu

lati

on

re

lati

ve

to

fi

na

l a

mo

un

t (%

)

Calcium Potassium Dry Matter

Ca accumulation almost completed by 27 days after fruit set.

K increases together with fruit dry weight.

Ref: Bernadac, 1996

Niveles máximos de aplicación (levante español) Aplicación continuada Máximo de absorción entre los 40 y los 110 d.d.t

Producción integrada

N P2O5 K2O Ca Mg

225 135 383 158 90U.F máximas ha

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