Nitrogeno en Vides- Metabolismo e Impacto

5/10/2018 Nitrogeno en Vides- Metabolismo e Impacto - slidepdf.com

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Nitrógeno :

metabolismo, impacto y

consecuencia en vides

Dr. Claudio Pastenes

Fisiología de la Vid de Interés

Enológico



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.



: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.



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.



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+)



De todas las formas posibles del nitrógeno en la biosfera, lasplantas pueden incorporar solo algunas, fundamentalmente:

NO3-NH4+



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.



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



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.



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.



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.



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



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:



Esquema de la reducción de nitrito en cloroplastos.

Se requiere energía y luz.



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)



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.



Particularmente, en el caso de la vid, la respuesta de la planta resultará de lacombinación de tres factores:

genética de la planta

ambiente

agronomía



Estatus nitrogenado bajo:

respuestas de gran magnitud al aplicar nitrógeno

nitrógeno

proteínas

crecimiento

clorofilas

carbohidratos

Rendimiento¿calidad?



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.



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)



Cambios en la concentración de compuestos nitrogenados en Cabernet Sauvignon

desde pinta a cosecha.



El impacto del contenido de nitrógeno en las bayas sobre la

potencialidad enológica dependerá del tipo de compuesto formado

Arginina

Prolina



argininaprolina



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



Distribución de los aminoácidos asimilables por levaduras presentes en labaya (excluyendo amonio y prolina) en Riesling y Cabernet Sauvignon.

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