Extratos de algas marinhas: o que os faz funcionar?
5 de janeiro de 2018 Em muitas regiões costeiras, algas marinhas cruas têm sido usadas por milênios para melhorar a produtividade dos sistemas agrícolas. Então, na segunda metade do século XX, o uso de extratos líquidos de algas marinhas em plantações se tornou difundido globalmente. Os agricultores que usam esses extratos relataram repetidamente resultados positivos no rendimento e na qualidade das plantações. Como esses resultados não podiam ser simplesmente correlacionados ao conteúdo de nutrientes elementares do extrato de algas marinhas, levou tempo para que uma explicação científica desses efeitos se concretizasse. À medida que adquirimos uma compreensão mais clara da bioquímica das algas e dos modos de ação associados, não consideramos mais os extratos de algas marinhas como fertilizantes e, em vez disso, os classificamos como uma das principais classes de produtos no setor de bioestimulantes em rápido desenvolvimento.
Abaixo, vinculei os efeitos positivos observados ao usar extratos de algas marinhas aos conhecimentos científicos mais recentes sobre os compostos presentes nas algas marinhas para aprofundar nossa compreensão de como e quando usar produtos com extrato de algas marinhas para maximizar sua eficácia.
A maioria dos extratos de algas marinhas usados na agricultura como bioestimulantes são extraídos de espécies de algas marrons (Phaeophyceae); mais notavelmente as espécies Ascophyllum nodosum (nó de madeira). Como Ascophyllum nodosum cresce na zona intermareal do Hemisfério Norte, foi proposto que as condições estressantes de exposição repetida à dessecação, luz ultravioleta e flutuações de temperatura experimentadas pelas algas neste habitat, combinadas com uma taxa de crescimento mais lenta, levam às altas concentrações de compostos bioativos presentes em Ascófilo. Em comparação, espécies tropicais, ou as algas que crescem mais longe no mar, produzem concentrações menores desses compostos bioativos e níveis mais altos de celulose; um composto que não é novo nem capaz de estimular o crescimento das plantas.
A partir de uma revisão do material de marketing para extratos baseados em microalgas, parece que a única vantagem reivindicada sobre os extratos de algas marrons é um menor teor de sódio, devido ao seu cultivo em água doce. No entanto, o cultivo de microalgas é uma área de ficologia em rápido desenvolvimento e, portanto, novos insights e produtos são esperados nos próximos anos.
Hormônios vegetais ou análogos
Sabe-se que as algas contêm hormônios vegetais e quando extratos de algas marinhas são aplicados às plantas, a cultura exibe respostas semelhantes a quando hormônios vegetais purificados/sintéticos são aplicados. No entanto, é questionável se essas respostas são realmente devidas aos hormônios vegetais no extrato de algas marinhas. Isso ocorre porque a) muitos hormônios vegetais são conhecidos por se decomporem facilmente na presença de luz, calor e condições oxidantes (todas as quais um extrato experimentará durante seu tempo da extração até a entrega no campo), e b) quando as pessoas analisaram extratos para hormônios vegetais conhecidos, encontraram concentrações comparativamente baixas.
Em vez disso, o paradigma aceito atualmente é que os extratos de algas marinhas contêm análogos de hormônios vegetais. Esses análogos possuem estruturas químicas diferentes do hormônio vegetal correspondente, mas induzem a mesma/semelhante resposta quando aplicados à planta. Como resultado, respostas de crescimento positivas semelhantes à ação da citocinina e/ou auxina são comumente citadas.
Polissacarídeos de algas, monossacarídeos e álcoois de açúcar
Uma gama de polissacarídeos é exclusiva das algas e compõe a maior parte da biomassa de algas marinhas. Isso é ilustrado nas seguintes imagens de microscópio, onde vários polissacarídeos podem ser vistos fluorescentes (Mike Asquith, 2017).
O principal componente da parede celular de algas verdes são as ulvanas, nas paredes celulares de algas vermelhas são os ágaranos e carragenanos, e nas algas marrons são encontrados alginatos e fucanos nas paredes celulares e laminarina como um polissacarídeo de armazenamento. Esses polissacarídeos, juntamente com os oligossacarídeos e monômeros que resultam de sua despolimerização durante qualquer processo de extração, induzem respostas positivas quando aplicados às plantações.
Uma resposta positiva das plantas ao tratamento com polissacarídeos de algas repetidamente relatada em estudos acadêmicos é a indução de mecanismos de defesa das plantas. Como esses compostos são exclusivos das algas, sabe-se que as plantas detectam a presença desses polissacarídeos como “não próprios”. A detecção de polissacarídeos de algas na membrana celular demonstrou ativar as vias de sinalização do ácido jasmônico, ácido salicílico e etileno.
Essas vias hormonais estimulam o acúmulo de uma série de compostos químicos e físicos de proteção. A ativação das defesas das plantas por extratos de algas marinhas pode, portanto, ser usada para proteger preventivamente contra estresse abiótico e biótico em plantações. No entanto, também deve ser observado que não há evidências atuais de um receptor específico em plantas para esses compostos, então eles provavelmente funcionam estimulando um receptor para outro padrão molecular associado a micróbios polissacarídeos (MAMP), como a quitina. Portanto, se a indução de defesas das plantas for seu objetivo principal, você deve considerar produtos que atuem diretamente em receptores-chave da membrana celular, pois eles devem se mostrar mais eficazes no campo. Também pode haver razões regulatórias em sua região que podem dissuadi-lo de usar extratos de algas marinhas para se preparar contra estresses bióticos.
Além da preparação da defesa das plantas, há uma série de outros modos de ação para polissacarídeos de algas com base em suas propriedades bioquímicas específicas;
Alginatos (ácido algínico)
Alginatos são o polissacarídeo que dá às algas marrons sua natureza gelatinosa. Eles estão presentes em níveis muito altos em todas as algas marrons. Os alginatos são extraídos de algas marrons para uso médico (por exemplo, Gaviscon). Na agricultura, a propriedade de formação de gel dos alginatos permite a formação de microcoloides sobre a superfície das plantas, que são pensados para atuar como uma película protetora. Os alginatos também atuarão como uma fonte de alimento e nutrientes para micróbios benéficos. Isso inclui antagonistas que excluem patógenos de colonizar a superfície da folha e aqueles que exalam hormônios vegetais.
Manitol
O álcool de açúcar manitol é encontrado em altas concentrações em algas marrons. Sendo solúveis em água, muitos extratos de algas contêm bons níveis de manitol. O manitol é um composto multifuncional e tem três áreas principais de atividade:
- Antioxidante. O manitol é capaz de “limpar” as espécies reativas de oxigênio (ROS) que criam os radicais livres que danificam os tecidos vegetais. Os ROS são produzidos em altos níveis quando as plantas estão sob estresses abióticos e, portanto, um extrato de algas marinhas contendo manitol seria uma boa escolha em condições estressantes de cultivo.
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O manitol é capaz de formar um complexo com átomos de boro
Complexação de boro. O manitol é capaz de formar um complexo com átomos de boro, quelando efetivamente um importante nutriente vegetal.
- Sinalização em ataque fúngico. Os fungos patogênicos também usam manitol para extinguir ROS ao atacar uma planta. A interação entre manitol e as enzimas da planta que degradam o manitol é uma interação importante na luta entre uma planta cultivada e um patógeno que determina se uma doença se instala (referência). Como resultado, recomendo que extratos de algas marinhas não sejam aplicados se a cultura já estiver sofrendo de uma doença fúngica.
Fucanos
As algas marrons também contêm níveis significativos de polissacarídeos sulfonados conhecidos como fucanos ou fucoidanos. Infelizmente, há uma escassez de estudos sobre como eles funcionam quando aplicados às plantas, no entanto, seus o uso e os efeitos em animais e humanos são muito mais bem estudados.
Vitaminas e minerais
Iodo
É bem sabido que algas marinhas são uma boa fonte de iodo, na forma de iodeto. Como é o caso dos fucanos, a função do iodo na saúde humana/animal é muito mais bem compreendida do que em como ele funciona nas plantas. Foi proposto que ele poderia influenciar a interação com micróbios benéficos ou ajudar na biofortificação de culturas destinadas à ração/comida, mas os relatos são limitados.
Vitamina B12 (cobalamina)
Se você estudar a estrutura química da vitamina B12, verá que ela é uma quelação natural do cobalto.
A vitamina B12 é bem conhecida por sua importância na saúde humana. No entanto, para plantas, ela também pode ser útil. Se você estudar sua estrutura química (veja a imagem), verá que é uma quelação natural do cobalto. Acredita-se que o cobalto seja essencial para o crescimento de várias plantas cultivadas e melhora o crescimento de outras. Além disso, o cobalto é essencial para as enzimas envolvidas na fixação de nitrogênio por bactérias. A vitamina B12 não é sintetizada em plantas ou animais, mas as algas contêm altas quantidades e os extratos de algas são uma boa fonte desse nutriente.
No entanto, a vitamina B12 é altamente sensível às condições alcalinas (referência), então se o cobalto for de interesse, considere usar um extrato de algas marinhas prensado a frio. Curiosamente, acredita-se que a vitamina B12 encontrada nas algas marinhas não é sintetizada pelas próprias algas, mas pelas bactérias que crescem em suas superfícies em seu habitat natural intermareal (litoral) (referência).
O que você não encontrará em extratos de algas marinhas
Assim como todos os ingredientes ativos nas algas, há alegações de que elas também são uma boa fonte de outros compostos. Muitas vezes você verá alegações de que os extratos de algas são uma boa fonte de aminoácidos, mas se as algas fossem uma boa fonte de aminoácidos, nós as comeríamos por seu conteúdo de proteína, mas isso não é verdade. Como resultado, os extratos de algas contêm apenas níveis muito baixos de aminoácidos naturalmente e se você estiver procurando por um bioestimulante de aminoácidos, há alternativas muito melhores disponíveis.
Alguns extratos de algas marinhas são formulados para conter altos níveis de macronutrientes vegetais. No entanto, os extratos de algas marinhas contêm naturalmente níveis muito baixos de todos os macronutrientes, com valores típicos de menos de 1% p/v. Os extratos de algas marinhas vendidos com valores de NPK muito mais altos terão nutrientes extras adicionados ou, no caso de extratos alcalinos, haverá potássio presente devido ao uso de hidróxido de potássio necessário para a extração química. Portanto, é recomendável que você não escolha um extrato de algas marinhas puramente por seu conteúdo nutricional.
Concluindo, à medida que ganhamos mais insights sobre os mecanismos pelos quais os extratos de algas marinhas funcionam nas plantações, espero que comecemos a ver a indústria se afastar da abordagem de marketing de "uso para melhorar o crescimento das plantas" em direção a uma estratégia mais científica e informada. Se você quiser saber mais sobre extratos de algas marinhas, como usá-los ou a diferença entre os métodos de extração, entre em contato.
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