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¿Es el aprovechamiento de las
propiedades alelopáticas para el control
de malas hierbas en cereales una
estrategia adecuada desde el punto de
vista medioambiental?
DIAS
Inge S. Fomsgaard, Solvejg Mathiassen, Per Kudsk, Lars M. Hansen
Historia de la alelopatia
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• 300 aC, Theophrasto:
– documenta los efectos inhibidores de Portulaca
oleracea sobre alfalfa
• 81 aC, Plinio Segundo :
– describe efectos alelopaticos del nogal
• 1832, De Candolle:
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– propone que los exudados de las plantas pueden
ser la causa de la fatiga de los suelos
Historia de la alelopatía
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• 1881, Hoy and Stickney:
– informaron de los efectos deletereos del
nogal sobre plantas vecinas.
• 1907, Screiner and Reed:
– aislaron ácidos orgánicos liberados por las
raices de plantas que suprimian el
crecimiento de otros cultivos.
DIAS
Historia de la alelopatía
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• 1937, Molisch:
– acuñó la palabra ”alelopatía” a partir del
griego ”alelo” y ”patia”, con el significado de
”mutuamente” y ”sufrimiento”
• 1966, Muller:
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– definió elfenómeno de interacción plantaplanta como ”interferencia, incluyendo tanto
la competencia como la alelopatía.
Alelopatía - definición
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• 1996, Torres et al:
DIAS
– La alelopatía se definió como: cualquier
proceso que implique metabolitos
secundarios (aleloquímicos) producidos
por plantas, microorganismos, virus,
algas y hongos que influyan el
crecimiento y desarrollo de sistemas
biológicos agrícolas
Aleloquímicos
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• Metabolitos secundarios de las plantas
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–
–
–
–
–
–
–
alcaloides
fenólicos
flavonoides
terpenoides
glucosinolatos
benzoxazinonas
compuestos cianogénicos
Aleloquímicos
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DIAS
Reigosa et al, 1999
Uso de fitosanitarios en agricultura
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Aprovechamiento de los
efectos alelopáticos
Productos
puros de
sintesis
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Transformación
de substancias
naturales
Substancias
naturales
aisladas
Rotaciones orgánicas de cultivos para la
producción de cereales: un ejemplo
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Rotación 1
Rotación 2
Rotación 3
Rotación 4
Cebada P.
Cebada P.
Cebada P.
Trigo H.
G - Trebol
G - Trebol
G - Trebol
Avena
Avena P.
Cereal H.
Trigo H.
Cebada P.
Guis - Ceb
Altramuz
Remolacha
Altramuz
H Invierno, P Primavera, G Graminea, Guis Guisantes, Ceb Cebada
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http://www.agrsci.dk/pvj/plant/croprot/indexuk.shtml
Aleloquímicos en algunos cereales
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• Trigo, centeno y maíz contienen 4hydroxy-1,4-benzoxazin-3-onas (ácidos
hydroxamicos) como glucósidos
Trigo: DIMBOA, DIBOA
Centeno: DIBOA
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Maize: DIMBOA. DIM2BOA
Actividad biológica de las
4-hydroxy-1,4-benzoxazin-3-onas
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• Incrementa la resistencia de los cereales a
insectos, hongos y bacterias
• Desencadena la reproducción en mamiferos
que pastan gramineas
• Influye en el desarrollo de malas hierbas
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• Estan involucradas en la detoxificación de
fitosanitarios
• Son agentes mutagénicos
Actividad biológica de las
4-hydroxy-1,4-benzoxazin-3-onas. Ejemplos
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• Incrementan la resistencia del maíz
al taladro
• Incrementan la resistencia de los
cereales a los pulgones
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• Inhibe el desarrollo de raíces y
coleóptilo de la avena loca
Estructura molecular de las
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4-hydroxy-1,4-benzoxazin-3-onas
Mecanismo de decomposición de
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4-hydroxy-1,4-benzoxazin-3-ones a benzoxazolinonas,
p.e.: DIBOA decompuesto a BOA
DIBOA
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BOA
Descomposición posterior de las
benzoxazolinonas en el suelo
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Kumar et al, 1993:
BOA 
2-amino-3H-phenoxazin-3-ona
Nair et al, 1990:
BOA 
(AZOB)
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2,2´-oxo-1,1´-azobenzeno
Descomposición posterior de las
benzoxazolinonas en el suelo
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R=H
DIBOA-glu
BOA
DIAS
AZOB
Utilización del centeno como
cubierta vegetal o acolchado verde
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•Barnes & Putnam, 1986
•Barnes & Putnam, 1987
•Mwaja et al, 1995
•Chase et al, 1991
• Ensayos recientes en rotaciones de
agricultura orgánica:
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•El centeno se siembra a una densidad
triple de la normal, se entierran las
plántulas y, después, sen siembra un cultivo
de invierno
Niveles de concentración de
DIMBOA en trigo
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• Oscilan entre 1,4 a 10,9 mmol
DIMBOA/kg de peso fresco en 52
cultivares Chilenos (plántulas jóvenes)
• Revisión mundial de 37 cultivares: de
0.99 a 8.07 mmol DIMBOA/kg de peso
fresco
• Triticum speltoides: 16 mmol DIMBOA
/kg de peso fresco (plántulas de10 días)
Niveles teóricos de concentración
de DIMBOA en el suelo
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• 0.99-16 mmol/kg en plántulas jóvenes
• 400 plantas por m2
• peso de cada plántula 0.25 g
• 190-3078 g DIMBOA por hectárea
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• 105-1701 g AZOB por hectárea
Búsqueda bibliogáfica
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DIMBOA or DIBOA or hydroxa*
or benzoxaz* or (allelo* and
(wheat or rye or maize))
•2159 citas desde 1972
• 195 citas desde 1999
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Comportamiento y
toxicidad de los
aleloquímicos en
relación con el ambiente
y el consumidor
BT2
• Cultivo
de trigo en 2 países
•Evaluación económica
Aislameno e identificación de
aleloquímicos de plantas
Aislamento e identificación de
meatobolitos de aleloquímos del
suelo
• Quantificación
de aleloquímicos en plantas+suelo
•Evaluación entre laboratorios de los resultados
analíticos
BT1
•Desarollo de métodos analíticos para
aleloquímicos en plantas y suelo
•Evaluación entre laboratorios de los resultados
analíticos
BT3
Estudios de
degradación de
aleloquímicos
en suelo
Ecotoxicología de
aleloquímicos en
organismos del
suelo
Estudios de sorción de
aleloquímicos en suelo
Modelos QSAR del
destino de aleloquímicos
BT4
Efectos herbicidas
de plantas de trigo
incorporadas al
suelo
Ecotoxicología
de
aleloquímicos
en organismos
aquaticos
Efectos
herbicidas de
aleloquímicos
aislados
Modelos QSAR de la
ecotoxicología de
aleloquímicos
BT5
Modelos QSAR
de la toxicología
al hombre de
aleloquímicos
BT6
Efectos insecticidas
de plantas de trigo
enteras
Efectos
insecticidas de
aleloquímicos
aislados
Estudios de
germinación con
compuestos
aleloquímicos
Resultados previstos I:
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SI
se identifican las variedades de trigo con
propiedades alelopáticas bien descritas y
eficientes contra una o más de las malas
hierbas y/o plagas más importantes
y
DIAS
los aleloquímicos tienen una toxicidad
ambiental baja
Resultados previstos I:
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DIAS
ENTONCES es posible la explotación comercial de
aleloquímicos aislados
y/o es posible la explotación comercial de las variedades
de trigo identificadas por los mejoradores
vegetales para su uso tanto en agricultura
orgánica como convencional
y/o es posible la explotación de los conocimientos
adquiridos en ingeniería genética
y/o es posible la utilización por los agricultores
utilizando las variedades conocidas por sus
elevadas concentraciones (dependiendo de los
costes de producción y/o de los rendimientos que
se puedan obtener)
Resultados previstos II:
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SI
la evaluación de los riesgos para el
ambiente y el hombre muestra que
los alelopáticos tienen un riesgo
igual o superior que los
fitosanitarios de síntesis
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Danish Institute of Agricultural Sciences, Sept 7-8, 2001
Resultados previstos II:
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ENTONCES
se deberán poner en práctica nuevos puntos de vista en la
utilización de cultivos con propiedades alelopáticas
y/o
los mejoradores vegetales deberán buscar variedades con
bajas concentraciones
y/o
las autoridades que regulan las normas para el medio
ambiente y la salud humana deberán tener en cuenta a
los aleloquímicos
DIAS
y/o
deben ser discutidas las definiciones de ”agricultura
orgánica”
Resultados previstos III:
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SI
ninguna de las variedades probadas tiene
propiedades alelopáticas bien descritas y
eficientes pero tiene algún efecto, aunque
sea menor que el de los fitosanitarios de
sintesis
y
DIAS
el riesgo para el ambiente y el hombre es
bajo
Resultados previstos III:
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ENTONCES
el cultivo de algunas de las variedades
probadas con propiedades alelopáticas aún
puede ser útil para la agricultura orgánica
y
DIAS
el desarrollo por mejora de nuevas variedades
para agricultura orgánica todavía es útil
(dependiendo del balance económico)
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Conclusiones
Tóxico?
Transporte a aguas subterráneas?
Exposición de plantas no objetivo u
otros organismos vivos?
DIAS
Cheng, 1992
Estudios en el futuro
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¡Una aproximación holística!
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