Agua hidrogenada en la agricultura

Agua hidrogenada | Se acerca una era de “agricultura de hidrógeno”

Ya en la década de 50 el Instituto de Bioclimática fue fundado por el Dr. medicina Manfred Curry en Riederau, junto al lago Ammersee, en Baviera, estudia el efecto que el agua electrolítica del inventor Alfons Natterer tiene sobre el crecimiento de los cultivos. La investigación secreta soviética sobre el agua entre los años 1970 y 1990, que se concentró en lo que hoy es Uzbekistán, también abordó ampliamente el uso de agua electroactivada en la producción, almacenamiento y procesamiento de alimentos, sin causar gran revuelo en el mundo académico dominado por Occidente. . Como ya no es necesario hablar especulativamente sobre "fuerzas básicas" o "potencial redox negativo", sino saber que los poderes fértiles y protectores del agua electrolítica básica y neutra se basan en el hecho de que se trata de agua hidrogenada, científicos de Japón, Corea y China en particular están preocupadas por desarrollar las mayores visiones científicas para un mayor desarrollo de este tema que ya existe desde hace 90 años.

Una de estas visiones es la idea de la “Era del Hidrógeno en la Agricultura”, que fue descrita por un grupo de investigación chino dirigido por Jiqing Zeng en el siguiente artículo de revisión en 2014:

Avances en la investigación sobre los efectos biológicos del hidrógeno en las plantas superiores y sus prometedoras aplicaciones en agricultura

Zeng Jiqing, Ye Zhouheng, Xuejun Sun; Avances en el estudio de los efectos biológicos del hidrógeno en las plantas superiores y su prometedora aplicación en la agricultura; Investigación de gases medicinales 2014 4: 15; DOI: 10.1186 / 2045-9912-4-15, Publicado el: 20 de agosto de 2014. (traducido por Karl Heinz Asenbaum)

versión abreviada

Si bien los efectos medicinales del hidrógeno se han analizado en gran medida, la investigación sobre los efectos del hidrógeno en las plantas superiores a menudo ha tenido menos importancia. Estudios recientes sobre los efectos botánicos del hidrógeno han demostrado que participa en las vías de transducción de señales de las hormonas vegetales y puede mejorar la resistencia de las plantas a factores estresantes como la sequía, la sal, el frío y los metales pesados. Además, el hidrógeno podría retrasar la maduración y el envejecimiento de los frutos después de la cosecha. Las observaciones también indican que el hidrógeno puede regular el tiempo de floración de las plantas. Estos resultados muestran que es probable que el hidrógeno tenga un gran potencial para aplicaciones en la producción agrícola. Esto indica que hay una nueva “era del hidrógeno” en la agricultura.

Introducción

El hidrógeno es el elemento más abundante del mundo y comprende más del 75% de la masa del universo. Además, es el elemento más común en la composición del cuerpo humano.

El gas hidrógeno es incoloro, inodoro e insípido. Fisiológicamente, antes se consideraba una molécula inerte. Sobre todo, se considera una posible fuente de energía limpia en el futuro.
Entre 1930 y 1940 se descubrió que algunas algas y bacterias podían producir hidrógeno. [1, 2]. Sin embargo, durante más de medio siglo no se ha desarrollado ninguna aplicación industrial para la producción de hidrógeno utilizando bacterias y algas. La situación no cambió hasta 2007, cuando científicos de la Nippon Medical University publicaron un artículo en la revista Nature Medicine sobre los efectos médicos protectores del hidrógeno, lo que llevó el conocimiento sobre el hidrógeno en biología a un nivel completamente nuevo: después de eso, el hidrógeno ya no se utilizaba Ya no se consideraba sólo una fuente de energía, sino que también se le atribuía un poder terapéutico en caso de enfermedad. [3].

En este estudio, los autores encontraron que el hidrógeno protege contra la lesión por reperfusión durante la reperfusión después de un infarto cerebral al reducir selectivamente el radical hidroxilo ·OH y los aniones peroxinitrito (ONOO-), que son los radicales reactivos de oxígeno más peligrosos dentro del cuerpo.
Este sorprendente descubrimiento atrajo inmediatamente la atención de numerosos investigadores de todo el mundo y, como resultado, se informó sobre una amplia variedad de nuevos efectos médicos y biológicos del hidrógeno. Cuesta pensar que el hidrógeno se utilizó originalmente como gas respiratorio para los buceadores precisamente debido a su inactividad en los mamíferos, cuando ahora se lo considera una "medicina milagrosa" para combatir enfermedades.

Algunos investigadores de Japón y China ya han desarrollado una variedad de productos sanitarios a base de hidrógeno que tienen una gran demanda entre los consumidores. Y muchos investigadores también creen que el hidrógeno desempeñará un papel más importante en la promoción de la salud humana cuanto más se profundice en el asunto.

Dado que el hidrógeno se está convirtiendo poco a poco en una estrella fugaz en la medicina, la asistencia sanitaria y el sector cosmético, también hay muchas esperanzas para él en la agricultura. Al parecer, existe la expectativa de que el hidrógeno no sólo pueda usarse para tratamientos médicos y cuidados de salud, sino que también pueda usarse ampliamente en la producción agrícola. ¡La “era del hidrógeno de la agricultura” ya parece estar a nuestro alcance!
Formación de hidrógeno en plantas superiores.

Ya a principios del siglo XIX, los investigadores descubrieron bacterias y algas capaces de producir hidrógeno molecular. En 1931, los investigadores informaron sobre la primera enzima bacteriana que activaba el hidrógeno molecular [4]. En 1942 se descubrió por primera vez la producción fotoquímica de hidrógeno en algas [2]. Entonces, si la mayoría de las bacterias y algas podían producir hidrógeno en determinadas condiciones [5], ¿cuál era la situación de las plantas superiores? ¿Pueden las plantas superiores producir también hidrógeno?

En 1947, Boichenko afirmó que los cloroplastos aislados de algas podían liberar hidrógeno. Por tanto, era razonable suponer que las plantas superiores, cuyas hojas también contienen cloroplastos, eran capaces de producir hidrógeno [6]. En 1961, Sanadze demostró que las hojas de las plantas superiores liberan y absorben hidrógeno [7]. En 1964, Renwick y sus colegas observaron que muchas plantas superiores liberan hidrógeno. Además, el hidrógeno suministrado desde el exterior favorecería la tasa de germinación de las semillas de centeno de invierno. [ 8vo ]. Luego, Maione y Gibbs aislaron la hidrogenasa de los cloroplastos de Chlamydomonas reinhardtii, que activó la producción de hidrógeno. Formularon la hipótesis de que la hidrogenasa también se encuentra en algunas plantas superiores. [6]. Luego, la evidencia de la liberación de hidrógeno de Torres y la detección de actividad hidrogenasa en raíces de cebada confirman que las plantas superiores pueden liberar hidrógeno [9]. Desde entonces, sin embargo, las investigaciones en plantas superiores para la producción de hidrógeno han sido ignoradas durante mucho tiempo. Probablemente, una de las razones fue que a la gente le interesaba principalmente la producción de hidrógeno para obtener energía limpia y no para lograr efectos biológicos. (…)
Efectos del hidrógeno en las plantas superiores.

La primera detección de los efectos del hidrógeno en las plantas superiores fue en 1964, cuando Renwick et al. Descubrió que las semillas de centeno de invierno hidrotratadas germinaban más rápidamente que un grupo de control [8]. Desafortunadamente, no se realizaron más estudios científicos hasta que se conocieron los efectos del hidrógeno en la salud general. Sin embargo, recientemente investigadores en China estudiaron los efectos del hidrógeno en las plantas superiores. Sus resultados mostraron que el hidrógeno desempeña un papel fisiológico importante en las plantas superiores, especialmente en lo que respecta a la resistencia al estrés abiótico. La regulación tiene un impacto en la función fisiológica de las plantas, especialmente juega un papel importante en la resistencia de las plantas al estrés abiótico. (…) [10 – 12].

Investigadores de la Universidad Agrícola de Nanjing descubrieron que el tratamiento previo con H2 puede inducir la expresión del gen de la hemo oxigenasa (HO-1). En el caso de la alfalfa, esto se aplica al gen antioxidante, se mejora su actividad enzimática, lo que reduce el daño oxidativo causado por el paraquat. [11]. Sospechaban que el H2, como molécula gaseosa importante, alivia el estrés oxidativo a través de señales de HO-1. También descubrieron que el tratamiento previo con H2 mejoraba la tolerancia a la sal en el arroz y Arabidopsis (berros batidos), lo que podría conducir a la reducción del daño de las especies reactivas de oxígeno (ROS) [12].

Además, encontraron que el hidrógeno mejora la resistencia de la alfalfa al cadmio y al aluminio debido a que mejora la capacidad antioxidante. [13, 14].

Investigadores del Jardín Botánico del Sur de China, la Academia de Ciencias de China y la Segunda Universidad Médica Militar de Shanghai confirmaron el papel antioxidante del hidrógeno en las plántulas de arroz y descubrieron que la expresión de la enzima antioxidante fue inducida por el H2. Además, se descubrió la regulación positiva de varios genes receptores de fitohormonas y se encontraron genes que codifican algunos factores importantes en la codificación de la vía de señalización de las plantas en plántulas de arroz tratadas con agua hidrogenada. Descubrieron que la producción de H 2 era causada por el ácido abscísico (Dormin). así como por el estrés por etileno y ácido jasmonato, sal y sequía. Esto fue consistente con la actividad hidrogenasa y la expresión de genes putativos de hidrogenasa en plántulas de arroz. El estudio sugiere que el hidrógeno puede ser una importante molécula de señalización gaseosa en las plantas, que contribuye al crecimiento de las plantas y a la adaptación al estrés mediante la regulación de las hormonas vegetales. [10].

Se acerca una era de “agricultura de hidrógeno”

Una característica clave de la agricultura moderna es el uso extensivo de fertilizantes y pesticidas. Actualmente, el uso indebido de pesticidas y fertilizantes provoca graves contaminación ambiental, degradación de la tierra y problemas de seguridad alimentaria.
Debido a la seguridad del H2, la facilidad de uso y la eficiencia económica del agua hidrogenada, las perspectivas de su aplicación en la producción agrícola parecen muy atractivas.

Recientemente, algunas pruebas de campo realizadas por varias instituciones de investigación agrícola en China han demostrado que el hidrógeno y el agua hidrogenada pueden usarse de manera particularmente valiosa en la agricultura "sin suelo". También se produce un efecto positivo sobre el valor nutricional de las plantas. En el futuro, los agricultores podrían utilizar agua hidrogenada para sustituir total o parcialmente los pesticidas y fertilizantes. Esto aumentaría la resistencia de los cultivos a enfermedades, insectos, sequía y estrés salino en beneficio de una mayor calidad y rendimiento del producto. ¡Esta perspectiva de futuro es extremadamente emocionante! ¡Qué apasionante es la “era agrícola del hidrógeno”! La aplicación del hidrógeno en la producción agrícola podría darse en los siguientes campos:
Germinación de la semilla

Los estudios muestran que el H2 promueve la tasa de germinación de las semillas de centeno de invierno y alfalfa (alfalfa) y alfalfa [8]. Este hallazgo respalda la aplicación de hidrógeno para mejorar la tasa de germinación de las semillas de las plantas.

Regulación del tiempo de floración.

Se observa que las rosas y otras plantas cambian el tiempo de floración después del tratamiento con agua hidrogenada. También se ha descubierto que el hidrógeno controla la expresión de genes que regulan las proteínas receptoras de hormonas vegetales. [10]. Este hallazgo sugiere que el agua hidrogenada tiene amplias perspectivas de aplicación en la horticultura.

Mejorar la resistencia al estrés de las plantas.

El estrés de las plantas causado por la sequía y la salinidad a menudo provoca pérdidas de cultivos e incluso su muerte. Los estudios encontraron que el agua hidrogenada aumentaba la resistencia de las plantas de arroz, Arabidopsis y Medicago sativa a la salinización, la sequía y otros tipos de estrés [11, 12]. Regar o rociar los cultivos con agua hidrogenada puede mejorar la resistencia de las frutas al estrés en el sentido de minimización de riesgos y prevención de desastres.

Mejorar la resistencia de los cultivos a enfermedades y plagas.

Un estudio ha descubierto que la expresión de genes de proteínas receptoras puede regular muchas hormonas vegetales, incluidas algunas hormonas vegetales asociadas con la resistencia a enfermedades, como el ácido salicílico y el ácido jasmónico [10]. Es probable que el riego de cultivos mediante el uso de agua hidrogenada mejore la resistencia a plagas y enfermedades y proporcione un reemplazo, o al menos permita una reducción, del uso de pesticidas para mejorar la calidad y la seguridad alimentaria.

Incrementar la calidad de los productos agrícolas.

Regar cultivos de hortalizas y frutas con agua hidrogenada podría hacerlos mucho más sabrosos.

Uso reducido de fertilizantes.

El H2 puede regular los efectos de las hormonas vegetales como las auxinas y las citocinas. El agua hidrogenada puede promover el crecimiento de las plantas. Se ha observado que el agua hidrogenada tiene un efecto significativo en el crecimiento de las plantas de frijol mungo [10]. Por tanto, en el futuro, el agua hidrogenada podrá utilizarse como una alternativa atractiva para regar cultivos, promover el crecimiento de las plantas y reducir el uso de fertilizantes químicos.

Vida útil de los productos vegetales.

Un estudio ha demostrado que tratar los kiwis con agua hidrogenada después de la cosecha puede retrasar la maduración y el envejecimiento (senescencia). La reducción del daño oxidativo se consideró uno de los principales mecanismos mediante los cuales el tratamiento con agua con hidrógeno retrasa los procesos de envejecimiento e inhibe la respiración del kiwi [15]. Debido a las propiedades antioxidantes del hidrógeno o de las mezclas de gas hidrógeno con otros gases, el hidrógeno puede contribuir a la conservación de los productos agrícolas. Debido a la seguridad del hidrógeno, que no deja residuos tóxicos, tiene una gran ventaja en materia de seguridad alimentaria en comparación con otros tratamientos químicos de productos agrícolas frescos.

La “era del hidrógeno” de la agricultura es un desarrollo absolutamente deseable. Sin embargo, todavía se necesita una investigación y un desarrollo mucho más profundos, que primero conviertan en objeto de estudio el mecanismo de los efectos del hidrógeno en las plantas superiores para sentar una base teórica sólida para la aplicación del hidrógeno en la agricultura; Luego se debería realizar una prueba de campo a gran escala para determinar los procedimientos exactos para las aplicaciones de hidrógeno o agua hidrogenada en la producción agrícola. Creemos que estos problemas se irán resolviendo gradualmente. La “era del hidrógeno” agrícola inevitablemente se acercará.

Bibliografía:

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Derechos de Autor

© Zeng y otros; licenciatario BioMed Central Ltd. 2014

Este artículo se publica bajo licencia de BioMed Central Ltd. Este es un artículo de Acceso Abierto distribuido bajo los términos de la Licencia de Atribución Creative Commons (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0), que permite el uso, distribución y reproducción sin restricciones en cualquier medio, siempre que la obra original sea debidamente acreditado. La exención de dedicación de dominio público de Creative Commons (http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/) se aplica a los datos disponibles en este artículo, a menos que se indique lo contrario.

Nota del traductor Karl Heinz Asenbaum del 10.4.2017 de abril de XNUMX:

La importancia de este tema presentado por Zengh y sus colegas casi eclipsa la del trabajo médico sobre el tema, dado que, de hecho, mueren más personas por las consecuencias del hambre y la desnutrición que por el VIH/SIDA, la malaria y la tuberculosis combinados. cada año alrededor de 8,8 millones de personas, lo que corresponde a una muerte cada tres segundos (a partir de 2007 según Wikipedia). Pero el deterioro de la calidad de los alimentos que enfrenta la parte sobrealimentada de la humanidad también es un problema que podría combatirse eficazmente utilizando agua hidrogenada para reducir el uso de fertilizantes y pesticidas. Actualmente es imposible estimar cuántas personas enfermarán o incluso morirán como resultado de los efectos de la química agrícola. Por esta razón, me he tomado la libertad de traducir casi íntegramente al alemán el trabajo valiente, meritorio y minucioso de Zengh y sus colegas de 2014 para hacerlo accesible a los lectores de mi libro.