Funciones fisiológicas del níquel

El níquel (Ni) es el elemento más nuevo en la clasificación de la esencialidad, y sus funciones están directamente relacionadas con el metabolismo del nitrógeno (N), porque es un constituyente de la enzima ureasa, responsable de transformar la urea en amoníaco (NH3) Dixon et al. (1975).

La Figura 1 demuestra que la enzima ureasa tiene dos átomos de Ni en uno de sus centros estructurales, que son esenciales para que la enzima funcione en el metabolismo de N.

Dinámica de absorción de Ni: El Ni se absorbe en forma divalente (Ni2+) mediante difusión pasiva o transporte activo. Aproximadamente el 50% del Ni absorbido se retiene en las raíces, el 80% en el cilindro vascular y menos del 20% en la corteza. Esta distribución sugiere que el Ni es un elemento de alta movilidad en el xilema y el floema (Harasim & Filipek 2015).

Dinámica de transporte de Ni: El transporte del Ni desde las raíces hasta la germinación está regulado por complejos metal-ligantes, como la nicotianamina (NA), la histidina (His) y los ácidos orgánicos (ácido cítrico y ácido málico). El pH influye en las formas de Ni en los exudados de xilema, con citrato a pH 5,0 e histidina a pH 6,5.(Rodríguez-Jiménez et al. 2016).

Síntomas de deficiencia de Ni: La deficiencia de Ni reduce la actividad de la ureasa, causando acumulación de urea y necrosis en las puntas de las hojas más viejas (Ali et al. 2009). La acumulación de urea dentro de la célula a una alta concentración deteriora los compuestos intermedios del ciclo de la ornitina (Gerendás y Sattelmacher 1997).

Funciones principales del Ni: La aplicación de Ni contribuye a numerosos procesos fisiológicos en el metabolismo de las plantas, que resultan en un aumento de la productividad a través de las funciones principales:

1.Activador de la ureasa: El Ni es un constituyente de la enzima ureasa, que cataliza la hidrólisis de la urea en amoníaco (NH3+) y dióxido de carbono (CO2) en el tejido celular vegetal, siendo responsable por la disponibilidad de aminoácidos y la biosíntesis de proteínas (Souza et al. 2020).

2.Atenuador de estrés: El Ni+2 también es un cofactor de las enzimas catalasa (CAT) y superóxido dismutasa (SOD), que pertenecen al metabolismo antioxidante de las plantas y pueden influir directamente en el aparato fotosintético de la planta (Scalabrin et al. 2016).

3.Regulador hormonal: La aplicación de Ni reduce la síntesis de etileno a través de Ni+2 y la ACC oxidasa se inactiva por sustitución de Fe2+ (Zheng et al. 2006).

Estudios recientes han demostrado que la aplicación de Ni en la caña de azúcar aumenta la eficiencia del metabolismo del N, la capacidad antioxidante enzimática y no enzimática y la productividad de los cultivares de la caña de azúcar, promoviendo la tolerancia de los cultivos al estrés abiótico y dando como resultado ganancias en la productividad (Rampazzo et al., 2022).

Las dosis de Ni dieron como resultado un aumento de la masa seca de la raíz, la masa seca de la hoja, el número de macollos, la altura de la planta, la masa seca del tallo y la productividad. La productividad de la caña de azúcar mostró una correlación positiva con la actividad de la nitrato reductasa y los pigmentos fotosintéticos (Figura 2).

Por lo tanto, el aumento de la biosíntesis de aminoácidos causado por el Ni fue importante para aumentar el peso seco de la parte aérea de la caña de azúcar, destacando la capacidad del Ni para aumentar la productividad de los cultivos.