En su reciente reseña publicada en Frontiers in Plant Science (Bioestimulantes en la ciencia vegetal: una perspectiva global), Oleg I. Yakhin, Aleksandr A. Lubyanov, Ildus A. y Patrick H. Brown afirman que el desarrollo de la ciencia de los bioestimulantes vegetales, así como los principios que rigen su legislación en el contexto de los marcos jurídicos existentes de productos fitosanitarios y fertilizantes, requieren de una definición clara del término “bioestimulante”. Afirman que el término “bioestimulante” está actualmente mal definido e incluye muchos productos que han sido descritos como estimulantes biogénicos, potenciadores metabólicos, reforzadores de plantas, reguladores positivos del crecimiento vegetal, elicitores, preparados alelopáticos, acondicionadores de plantas, fitoestimulantes, biofertilizantes o biofertilizantes/bioestimulantes.
Históricamente los bioestimulantes han sido considerados como un subgrupo de reguladores del crecimiento (Herve, 1994), como reguladores del crecimiento de las plantas (Huang, 2007) y como subgrupo de biorreguladores (Basak, 2008). “Desde un punto de vista legal, los bioestimulantes pueden contener rastros de hormonas vegetales naturales, pero su acción biológica no debería atribuirse a ellas, de lo contrario deberían registrarse como reguladores del crecimiento vegetal” (Bulgari et al., 2015). Del mismo modo, los bioestimulantes no pueden ser por definición pesticidas o fertilizantes (Russo y Berlyn, 1991; Karnok, 2000; Hamza y Suggars, 2001; Banks y Percival, 2012; Du Jardin, 2012; Torre et al., 2013,2016).

Una definición concisa y biológicamente significativa de bioestimulante ha estado fuera del alcance de investigadores y reglamentadores durante muchos años. Dado el estado de desconfianza pública sobre muchos productos “bioestimulantes”, es necesario proporcionar una definición de bioestimulante que niegue explícitamente el uso de este término para productos que no tienen eficacia biológica o solo tienen eficacia en virtud de la inclusión de hormonas o nutrientes vegetales conocidos. Si bien la adopción de una definición de bioestimulantes con fines reglamentarios es importante, cualquier definición de este término también debería basarse en principios científicos.

Se han propuesto varios conceptos para definir bioestimulantes vegetales. Basak (2008) propuso que los bioestimulantes podrían clasificarse según el modo de acción y el origen del ingrediente activo, mientras que Bulgari et al. (2015), propuso que “los bioestimulantes deberían clasificarse sobre la base de su acción en las plantas o, sobre las respuestas fisiológicas de la planta en lugar de clasificarse de acuerdo con su composición”. Sin embargo, Du Jardin (2015) ha enfatizado la importancia del impacto final sobre la productividad vegetal cuando sugiere que “cualquier definición de bioestimulante debe centrarse en las funciones agrícolas de éstos, no en la naturaleza de sus constituyentes ni en sus modos de acción”.

Así pues, los bioestimulantes podrían definirse por su modo de acción y origen demostrados o únicamente por su efecto beneficioso demostrado sobre la productividad vegetal. Los desafíos de una definición también se complican por la composición multicomponente y, en gran medida, indefinida de muchos productos bioestimulantes y la posibilidad de que la actividad de un bioestimulante no se explique por la presencia de cualquier componente individual, sino que sea el resultado de la interacción de muchos componentes en el producto.

La mayoría de los bioestimulantes que se utilizan actualmente son mezclas complejas de sustancias químicas derivadas de un proceso biológico o de la extracción de materiales biológicos. La complejidad de estas mezclas a menudo se considera esencial para el rendimiento del bioestimulante. Por otra parte, los bioestimulantes pueden mostrar las propiedades del conjunto, que no pueden ser completamente dilucidadas conociendo las características de los componentes separados o sus combinaciones.

La tarea de definir la base biológica de los bioestimulantes como una clase de compuestos, se hace compleja por los diversos tipos de bioestimulantes presentes en el mercado, los que incluyen bacterias, hongos, algas marinas, plantas superiores, animales y materias primas que contienen humatos, y la amplia diversidad de procesos industriales utilizados en su preparación.

Los autores proponen una definición de bioestimulante que integre dos conceptos. Un producto formulado de origen biológico que mejora la productividad vegetal como consecuencia de las propiedades novedosas o emergentes del complejo de componentes constituyentes, y no como única consecuencia de la presencia de nutrientes vegetales esenciales conocidos, reguladores del crecimiento vegetal o compuestos protectores vegetales. Consistente con esta definición, la identificación final de una molécula distinta dentro de un bioestimulante que se considera totalmente responsable de la función biológica de ese bioestimulante requeriría la clasificación de bioestimulante de acuerdo con la función descubierta.

NECESIDAD DE COORDINAR LA LEGISLACION Y EL MARCO JURIDICO ENTRE LOS PAÍSES

La compleja naturaleza multicomponente de muchos bioestimulantes complica definitivamente el esclarecimiento de sus modos/mecanismos de acción, producción, registro y uso. Sin embargo, para los autores del estudio, lo que claramente se necesita es un mecanismo de regulación para asegurar que los productos sean “generalmente reconocidos como seguros”, tengan “un beneficio positivo en la productividad de los cultivos” y sean independientes de las categorías de productos existentes. La tarea de identificar la función y la utilidad agronómica puede entonces llevarse a cabo de forma independiente y será impulsada por el mercado buscando siempre calidad y consistencia del producto. La coordinación de las legislaciones nacionales en este marco será fundamental para la optimización de los bioestimulantes y el comercio entre los distintos países.

La Comisión de la UE ha elaborado un texto legislativo que debería entrar en vigor en 2018. Los bioestimulantes se regularán por separado dentro de la nueva legislación sobre fertilizantes (los bioestimulantes no tienen acción directa contra las plagas y, por lo tanto, no entran dentro del marco reglamentario de los plaguicidas). Los bioestimulantes se definen como sigue: “Los bioestimulantes vegetales contiene(n) sustancia(s) y/o microorganismos cuya función es, cuando se aplican a la parte aérea de la planta o a la rizósfera, estimular los procesos naturales para mejorar/beneficiar la absorción de nutrientes, la eficiencia nutricional, tolerancia al estrés abiótico y calidad de los cultivos”. Mientras se escriben estas líneas, ningún otro país o grupo de países en el mundo ha adoptado todavía un marco legal para los bioestimulantes.

DE LAS MATERIAS PRIMAS A LOS BIOESTIMULANTES: UN PROCEDIMIENTO GRADUAL

En otro artículo reciente publicado por Frontiers in Plant Science*, un equipo formado por el Departamento Global de I+D+i de Valagro e Investigadores de la Scuola Sta. Anna de Pisa, propone una plataforma de desarrollo y producción de bioestimulantes vegetales altamente diferenciada, que combina tecnología, procesos y conocimiento.

La química, la biología y los conceptos ómicos (que tratan una materia en su totalidad) se combinan/integran para investigar y entender el(los) modo(s) específico(s) de acción de los ingredientes bioactivos. El enfoque propuesto o uno similar, cada vez más utilizado por varios fabricantes líderes de bioestimulantes, permite predecir y caracterizar la función de los compuestos naturales como bioestimulantes. Al administrar y analizar cantidades masivas de datos complejos es posible descubrir, evaluar y validar nuevos productos candidatos, ampliando así el uso de los productos existentes para satisfacer las necesidades emergentes de la agricultura. Las fórmulas de los bioestimulantes generalmente corresponden a compuestos patentados basados en extractos de algas marinas, materiales orgánicos complejos, compuestos vegetales similares a las hormonas, aminoácidos y ácidos húmicos. Cuando se hacen revisiones extensas se discute acerca del grupo grande de PBS (Plant biostimulant) derivado de algas marinas, en particular Ascophyllum nodosum. La publicación en Frontiers in Plant Science constituye un paso importante en la comprensión de los bioestimulantes: ¿por qué funcionan y cómo funcionan?

El primer paso de la plataforma de investigación para el estudio de nuevas fórmulas de PBS es la definición de una necesidad agrícola específica. El estudio de la característica deseada, junto con una revisión exhaustiva de la literatura científica junto a científicos expertos en el área de la investigación de interés, permite elaborar una lista de las fuentes naturales o ingredientes activos que pueden incluirse en un futuro prototipo.
El segundo paso es la extracción, caracterización química/biológica y creación de prototipos: se requieren procesos de extracción personalizados para mantener una relación precisa de cada ingrediente en mezclas naturales complejas, asegurando así la eficacia, calidad y consistencia del producto final.

Además, los extractos naturales deben ser analizados cualitativa y cuantitativamente para los activos que puedan contener. De acuerdo con la molécula específica (o familia de moléculas) que necesita ser analizada, uno puede elegir la cromatografía líquida, como HPLC-DAD-FLD, LC-MS-MS, Q-ToF o cromatografía de gases, con GC-MS. El primer paso es la identificación de los compuestos de interés utilizando técnicas cualitativas como GC-MS, LC-MS-MS, Q-ToF. Luego de este desafiante paso, el desarrollo y validación de métodos analíticos para cada ingrediente activo a cuantificar permite la adecuada separación de las biomoléculas de interés de otras moléculas presentes en el fondo, permitiendo la realización de curvas de calibración y cuantificación, asegurando así una mínima variación lote a lote. Una vez definida la combinación deseada de principios activos es muy importante comprobar y adecuar las directrices reglamentarias sobre los diferentes cultivos y países en las que están destinados a ser utilizados. Simultáneamente debe realizarse una evaluación primaria de la formulación del perfil de seguridad. Se necesita tecnología para realizar prototipos en forma líquida, emulsionante, microgranular y en polvo para responder a las necesidades del mercado.

El tercer paso es la investigación biológica: los análisis químicos se corroboran con ensayos biológicos que caracterizan la composición a diferentes niveles, incluyendo los mecanismos fisiológicos activados por compuestos específicos. Esto es esencial para enriquecer la biblioteca interna, una base de datos patentada que incluya toda la información sobre moléculas de interés para vincular cada componente a una función específica y utilizar esta información para establecer mejor las fórmulas prototipo de acuerdo con la necesidad.

El cuarto paso es probar en un entorno controlado: se ha demostrado que el uso de PBS también puede mejorar los parámetros cuantitativos y cualitativos si se aplica en cultivos hidropónicos u otros sistemas de cultivo en ambientalmente controlados. Algunos de los efectos reportados son la reducción de la concentración de solución nutricional en el sistema flotante, además del aumento del rendimiento y de la calidad nutricional. Por esta razón, el cribado o tamizado bajo cámaras de crecimiento de plantas e invernaderos se considera un método sólido para evaluar la validez agronómica de las formulaciones PBS.

El desarrollo de productos implica que los próximos pasos críticos a seguir son: evaluación de fitotoxicidad, pruebas de campo, y cumplimiento de REACH. Incluso si ciertos prototipos muestran una buena eficacia respecto a la necesidad inicial, hay que tener en cuenta otros factores cruciales antes de lanzar un nuevo producto comercial: la fitotoxicidad se encuentra en el primer lugar de la lista.

El último paso es el desarrollo del proceso y la validación científica: una vez que un nuevo prototipo de PBS es seleccionado, los equipos se embarcan en el desarrollo de un proceso de fabricación eficiente, consistente y que optimice los rendimientos y costos. Este paso se realiza en el laboratorio y en las instalaciones de la planta piloto (equipos aguas arriba y aguas abajo), para simular la escala comercial hacia arriba. En este punto, el prototipo puede lanzarse como un prototipo pre-comercial que se pone a disposición de la comunidad científica para realizar nuevos estudios científicos. Este es el caso, por ejemplo, de un bioestimulante desarrollado para superar el estrés abiótico, como la sequía, compuesto por aminoácidos específicos, glucósidos, vitaminas, polisacáridos, colorantes, nitrógeno orgánico y carbono derivado de Ascophyllum nodosum y otros materiales vegetales.

La novedad del pensamiento y los procedimientos arriba descritos es que el enfoque es sistemático, con todos los pasos tomados siempre con la misma secuencia. Todas las empresas que pretendan ser seriamente activas en el área deberán tener una amplia experiencia en ensayos de campo, junto con una investigación continua y adquisición de conocimiento en términos de formulación PBS y efectos biológicos puesto que son y serán cruciales para su crecimiento en el mercado.