Comprendiendo los productos de fosfonato

Introducción

Si ha tenido dificultades para clasificar los diferentes productos que rodean a un grupo de productos del césped conocidos como fosfonatos (fosfito de potasio, ácido fosforoso, fosetil-Al, etc.), probablemente no esté solo. Numerosos fungicidas y fertilizantes de fosfonato se venden actualmente en el mercado de césped de golf. Aunque estos productos tienen ingredientes activos similares, difieren en el nombre comercial, la formulación, la terminología de la etiqueta, los usos y el precio. Algunos de estos productos están registrados como fungicidas y tienen recomendaciones explícitas para el control de enfermedades. Otros, con ingredientes que son prácticamente idénticos a los fungicidas, se venden como fertilizantes. Comprender los diferentes productos de fosfonato y cómo se desempeñan en el campo debería ayudarlo a navegar a través del laberinto de marketing y hacer una elección adecuada para sus necesidades.

¿Lo que hay en un nombre?

En el sentido más amplio, el término fosfonato describe cualquier compuesto que contenga un enlace carbono a fósforo. Algunos ejemplos de compuestos de fosfonato incluyen insecticidas organofosforados, medicamentos antivirales, retardadores de llama y algunos herbicidas. Los compuestos de fosfonato también se producen de forma natural en algunas formas de vida más bajas, como protozoos, moluscos, celentéreos y hongos oomicetos (6).

Para este artículo, usamos el término fosfonato para describir solo aquellos productos compuestos por sales y ésteres de ácido fosforoso (HPO (OH) 2). El ácido fosfórico es una sustancia sólida que se puede comprar a través de empresas de suministro de productos químicos. Cuando se mezcla con agua, forma un ácido fuerte llamado ácido fosfónico. Este ácido es demasiado fuerte para ser utilizado en las plantas y debe combinarse con otros productos químicos para elevar el pH de la solución y disminuir el potencial de daño a la planta.

Un medio para reducir la acidez del ácido fosfónico es neutralizarlo con una sal alcalina; típicamente hidróxido de potasio (KOH). La solución resultante contiene sales mono y di potasicas de ácido fosforoso (a menudo denominado fosfito de potasio) y es el ingrediente activo en Alude, Magellan, Vital, Vital Sign, Resyst y otros fungicidas de fosfonato. El fosfito de potasio también es el ingrediente principal en varios productos fertilizantes de fosfito, incluyendo K-Phite (0-29-26), Ele-Max Foliar Phosphite (0-28-26) y Nutri Phite P + K (0-28-26) )

Alternativamente, el ácido fosfónico puede hacerse reaccionar con etanol para formar fosfonato de etilo. Los iones de aluminio se agregan durante el proceso de fabricación para neutralizar los iones de etil-fosfonato y el producto resultante se denomina tris-O-etil fosfonato de fosetil-Al o aluminio (10). Este es el ingrediente activo de los fungicidas Aliette WDG y Chipco Signature, comercializados por Bayer Environmental Science. Los fungicidas y fertilizantes de fosfonato no deben confundirse con los fertilizantes derivados de fosfatos como el fosfato de amonio y el superfosfato triple. A pesar de que los compuestos de fosfonato y fosfato son muy similares químicamente, difieren significativamente en cómo actúan en las plantas y los hongos. El fosfato (HPO 4 =; H 2 PO 4 -) es absorbido por las plantas e incorporado a las células donde forma una importante molécula que produce energía (ATP) y los componentes estructurales de las membranas celulares y el ADN. Es esencial para el crecimiento de las raíces, la fotosíntesis y la respiración en las plantas. Por lo tanto, se encuentra como la fuente de fósforo en la mayoría de los fertilizantes de césped. El fosfato no tiene un fuerte efecto directo sobre las enfermedades del césped, aunque las plantas con deficiencia de fósforo probablemente sean más susceptibles a ciertas enfermedades que las plantas con suficiente fósforo.

Los fungicidas y fertilizantes de fosfonato son absorbidos por las plantas e incorporados en las células como iones de fosfito (H 2 PO 3 -). El hecho de que este ion tenga un átomo de oxígeno menos que el fosfato significa que no actúa de la misma manera que el fosfato en las plantas. Aunque el ion fosfito puede ser transportado a las células vegetales, no parece estar involucrado en ninguna fase del metabolismo del fósforo (producción de ATP, fotosíntesis o respiración). Con el tiempo, el fertilizante de fosfonato se puede convertir por bacterias en fosfato en el suelo, donde las plantas pueden absorberlo y metabolizarlo. Esta conversión puede tomar varias semanas y no se cree que sea un medio muy eficiente de suministro de fósforo a las plantas en comparación con los fertilizantes de fosfato. Los iones de fosfito tienen efectos fungitóxicos directos sobre ciertos patógenos de plantas, un beneficio que no se encuentra con el fosfato (Fig. 1).

Figura 1. Pythium aphanidermatum creciendo en medio de harina de maíz modificado con (a) fosfito de potasio y (b) fosfato de potasio. El fosfito de potasio está inhibiendo el crecimiento del micelio de Pythium, mientras que el fosfato de potasio no tiene efecto sobre el crecimiento.

Tabla 1. Comprender la terminología de fosfonato. Esta tabla resume algunos de los términos importantes utilizados para describir los productos de fosfonato

Fosfonato En general, cualquier compuesto que contenga un enlace de carbono a fósforo. Más comúnmente, se usa para describir productos hechos de sales o ésteres de ácido fosforoso.
Ácido fosforoso Sustancia sólida anhidra, a menudo citada por su fórmula química, HPO (OH) 2 o H3PO3. El ingrediente básico en productos de fosfonato.

 

Ácido fosfónico Ácido fuerte producido al disolver ácido fosforoso en agua. El término ácido fosfónico se usa a menudo como sinónimo de ácido fosforoso.

 

Fosfito Saltas de metal alcalino de ácido fosforoso. El moscommon de fosfito es fosfito de potasio, y se prepara mezclando una solución de hidróxido de potasio con ácido fosfónico. Los fosfitos de potasio también se conocen como sales mono y di potásicas de ácido fosforoso en algunas etiquetas de productos de fosfonato. Las plantas toman iones fosfito (H2PO3) pero no se usan en el metabolismo del fósforo. Los productos de fosfito tienen propiedades fungicidas.

 

Fosfonato de etilo Compuesto orgánico (a base de carbono) unido a un ion de aluminio que forma tris de aluminio (O-etil fosfonato) o fosetil Al; el ingrediente activo de los fungicidas Aliette y Chipco Signature

 

Ácido fosfórico Ácido fuerte utilizado en la fabricación de fertilizantes fosfatados.
Fosfato

 

Componente principal del fertilizante de fosfato; generalmente en forma de fosfato de amonio, fosfato de potasio o fosfato de calcio. Las plantas toman y usan fosfatos (H2PO4 o HPO4) para ATP, ADN, fotosíntesis, respiración y otras funciones metabólicas. El fosfato no tiene propiedades fungicidas.

 

Fosfonatos como fungicidas

Las propiedades fungicidas de los fosfonatos fueron descubiertas por los científicos de los Laboratorios Agroquímicos Rhone-Poulenc en Francia durante los años setenta. Estos científicos seleccionaron varias sustancias químicas para determinar sus propiedades fungicidas cuando descubrieron que las sales de fosfonato eran efectivas para controlar enfermedades causadas por un grupo de hongos conocidos como oomicetos (Phytophthora, Plasmopara, Pythium y otros). Poco después de este descubrimiento, el fosetil-Al se formuló con el nombre comercial Aliette y se lanzó para uso comercial (6).

Aliette se etiquetó inicialmente para el control de enfermedades de Pythium en campos de golf y se usó principalmente en greens y fairways como un tratamiento preventivo. A principios de la década de 1990, el Dr. L.T. Lucas en la Universidad Estatal de Carolina del Norte descubrió que Aliette combinado con otro fungicida, Fore (mancozeb), mejoró la calidad del césped y controló lo que se ha denominado “disminución de verano de Bentgrass” o “complejo estresante de verano” (8). Con base en este descubrimiento, los científicos de Rhone Poulenc, Inc. desarrollaron y patentaron una formulación que contiene fosetil-Al y un pigmento azul que produjo resultados similares a la combinación Aliette / Fore (11). Con base en este hallazgo, Chipco Signature fue desarrollado y lanzado y se ha utilizado ampliamente en campos de golf en todo Estados Unidos. Chipco Signature y Aliette ahora están etiquetados para el control de enfermedades de Pythium y penacho amarillo en el césped; así como el complejo estresante estival cuando se combina con uno de varios fungicidas más (2). Chipco Signature también está etiquetado para el control de enfermedades de punto muerto por antracnosis y bentgrass cuando se combina con uno de varios fungicidas enumerados en la etiqueta (2).

A mediados de la década de 1990, los productos de fosfito de potasio ingresaron al mercado del césped y ganaron popularidad como fungicidas y fertilizantes. Varios de estos productos han sido registrados a través de la EPA como fungicidas (Alude, Magellan, Vital, Vital Sign y Resyst) y tienen información específica sobre etiquetas para el control de enfermedades Pythium y, en algunos casos, complejo de estrés estival cuando se combina con un mancozeb fungicida (2).

Mientras que la mayoría de los fungicidas de césped son contactos o se translocan en el xilema de la planta, los fungicidas de fosfonato poseen ambimovilidad simplificativa significativa, o movimiento en el xilema y el floema. La translocación en floema permite que el fungicida pase de los tejidos foliares a las coronas y raíces. Debido a esta propiedad única, los fosfonatos se consideran excelentes fungicidas para controlar las enfermedades de la pudrición de la raíz, como la podredumbre de la raíz del Pythium y la disfunción causada por diversas especies de Pythium (5, 7). Los fungicidas de fosfonato tienen una muy buena eficacia para las enfermedades de Pythium y otras enfermedades causadas por hongos oomicetos cuando se aplican preventivamente; pero se cree que tienen poca eficacia cuando se aplican después de la infección (después de que los síntomas y signos de la enfermedad son evidentes) (Fig. 2).

Figura 2. Efectos del fosfito de potasio grado reactivo(H 3 PO 3) y fosfato de potasio (H 3 PO 4) en el síntomadesarrollo de la plaga de Pythium de bentgrass rastrera.El fosfito de potasio tiene buena eficacia contra esto enfermedad cuando se aplica preventivamente.

Un modo de acción único

El modo de acción de los fungicidas fosfonatos ha sido durante mucho tiempo una fuente de controversia y misterio. Algunos científicos creen que la mayoría de los efectos fungicidas de estos productos se encuentran directamente en el hongo patógeno; mientras que otros sospechan que tanto un efecto directo sobre el hongo como una estimulación de las defensas naturales del huésped se combinan para prevenir la enfermedad. Los primeros estudios con fungicidas de fosfonato incorporados en medios de crecimiento artificiales no mostraron ningún efecto directo sobre Pythium aphanidermatum; por lo tanto, se asumió que el modo de acción no implicaba matar al hongo directamente, sino que implicaba una estimulación de las defensas físicas y químicas naturales de la planta contra la enfermedad (13). Sin embargo, estudios posteriores demostraron que la razón de la falta de inhibición fúngica en los medios modificados con fungicidas de fosfonato era que la concentración de fosfato en los medios era demasiado alta. La reducción de la cantidad de fosfato en los medios permitió la inhibición directa de los hongos por el ion fosfito. Aparentemente, tanto el fosfito como el fosfato compiten por los mismos transportadores a través de las membranas celulares y el fosfato tiende a competir con el fosfito para acceder a estos sitios, bloqueando así la absorción de fosfito por los hongos (10). Este hallazgo llevó al científico a explorar cómo los fungicidas fosfonatos interrumpen el metabolismo de los fosfatos en los hongos

En un estudio que utilizó tres Phytophthora spp., Los científicos australianos descubrieron que los fungicidas fosfonatos interfieren con el metabolismo de los fosfatos al provocar la acumulación de dos compuestos, polifosfato y pirofosfato, en las células fúngicas. Se cree que la acumulación de estos compuestos desvía el ATP de otras vías metabólicas, lo que da como resultado una disminución en el crecimiento de hongos (12). Más recientemente, se descubrió que los fungicidas fosfonatos inhiben varias enzimas clave necesarias para el crecimiento y el desarrollo en Phytophthora palmivora (15). Estos estudios sugieren que el modo de acción es, al menos parcialmente, si no principalmente, la inhibición directa del hongo. Además, el modo de acción de los fungicidas fosfonatos parece lo suficientemente amplio como para que el potencial de desarrollo de resistencia rápida no sea tan fuerte como con algunos otros fungicidas sistémicos.Teniendo en cuenta que el ion fosfito tiene poco o ningún efecto sobre el metabolismo del fósforo en las plantas, parece poco probable que pueda prevenir la enfermedad mediante la estimulación de las defensas del huésped. Sin embargo, la investigación ha revelado que cuando ciertas especies de Phytophthora infectan ciertas especies de plantas tratadas con fungicidas de fosfonato, se producen sustancias químicas inhibidoras de hongos llamadas fitoalexinas. Un estudio reciente con Eucalyptus mostró que la concentración de iones fosfito en las plantas puede determinar el grado de activación de la defensa del huésped. Cuando las concentraciones de iones fosfito en las raíces fueron bajas, se estimularon las enzimas de defensa del huésped; pero cuando las concentraciones de iones fosfito eran altas, las enzimas de defensa del hospedador se mantuvieron sin cambios y los iones fosfito inhibieron el crecimiento del patógeno antes de que causara la enfermedad (7). Los estudios sobre la estimulación de los mecanismos de defensa del huésped son difíciles de realizar y requieren la capacidad de detectar cantidades diminutas de compuestos complejos en la planta; por lo tanto, se sabe mucho menos sobre este modo de acción que los efectos fungitóxicos directos de los fungicidas de fosfonato. Hasta donde sabemos, se sabe muy poco sobre la activación de las defensas del huésped en el césped tratado con fosfonato, pero muchos patólogos de plantas suponen que esto es posible, si no probable.

Riesgo de resistencia

El uso generalizado de productos de fosfonato como agentes de control de enfermedades y fertilizantes, y para la mejora de la calidad del césped durante periodos de estrés ambiental, ha generado preocupaciones sobre el desarrollo de resistencia a patógenos (16). Hasta la fecha, no tenemos conocimiento de ningún informe confirmado de la resistencia de los patógenos a los fungicidas fosfonatos en césped (aunque los mutantes resistentes a fosfonato de Pythium aphanidermatum se han inducido en un laboratorio) (14). Dos factores son probablemente responsables del menor riesgo de resistencia con los productos de fosfonato; (a) el modo de acción en los hongos objetivo puede implicar varios sitios, y (b) la participación de las defensas del huésped en la supresión de la enfermedad. Ambos factores crean un frente amplio contra el desarrollo de la enfermedad, y un obstáculo difícil para los patógenos a superar a través de la resistencia. Sin embargo, un informe reciente de California sugiere que la sensibilidad a los fungicidas fosfonatos se vio comprometida en poblaciones de Bremia lactucae (agente causal del mildiu velloso de la lechuga) tratadas repetidamente con fungicidas y fertilizantes de fosfonato (3). La experiencia de California puede ser un caso aislado, pero debe servir como recordatorio para los gerentes de césped que el desarrollo de la resistencia es una posibilidad con los fosfonatos, y que el uso indiscriminado de estos productos puede ocasionar problemas en el futuro.

Fosfonatos como fertilizantes

Los fosfonatos se investigaron primero como fertilizantes en Alemania y los Estados Unidos durante los años 1930 y 40. En ese momento, los funcionarios agrícolas estaban preocupados de que las actividades bélicas interrumpirían los envíos vitales de roca fosfórica para la producción de fertilizantes, por lo que se exploraron fuentes alternativas de fósforo fertilizante (6). Los resultados de los estudios realizados en ambos países demostraron que los fosfatos no eran sustitutos efectivos del fertilizante fosfatado. Los científicos encontraron que los rendimientos de leguminosas y pastos tratados con fosfito de calcio fueron menores que las plantas tratadas con fosfato, y en la mayoría de los casos, más bajas que las plantas control que no reciben fósforo. Sin embargo, un segundo cultivo sembrado en los mismos suelos que fueron tratados con fosfito de calcio mostró rendimientos mejorados. Los autores atribuyeron la respuesta retardada de fósforo a la conversión de fosfito a fosfato en el suelo (9). La investigación posterior reveló que el fosfito podría convertirse en fosfato principalmente por bacterias transmitidas por el suelo, pero que estas bacterias no usarían fosfito hasta que la mayoría del fosfato se haya agotado (1). Con base en los resultados de estos estudios, el fertilizante de fosfonato fue visto como un medio ineficiente y costoso de suministrar fósforo a las plantas y los científicos eventualmente perdieron interés en este compuesto como un fertilizante de fósforo.

A pesar de los hallazgos de investigaciones previas, algunas compañías han comercializado compuestos de fosfonato como fuente de fertilizantes de fósforo y potasio. Los resultados preliminares con céspedes que crecen en cultivo de arena y tratados con cantidades iguales de fosfito de potasio y fosfato de potasio han respaldado las afirmaciones de que el fosfito de potasio no proporciona fósforo utilizable a los céspedes (Fig. 3). Aunque el fosfito de potasio se puede convertir en fosfato en el suelo, los administradores de césped deben darse cuenta de que este es un medio ineficiente de suministrar fósforo a las plantas en comparación con el fertilizante de fosfato.

Figura 3. Pasto azul anual tratado con un nutrientesolución que contiene fosfato de potasio como fuentede fósforo (izquierda); y la misma solución nutritivacon fosfito de potasio como fuente de fósforo(derecho). Bluegrass anual tratado con potasiofosfito muestra síntomas de deficiencia de fósforo(retraso en el crecimiento y un tinte rojo en el follaje) que indica que este compuesto no está suministrando utilizable fósforo a las plantas.

Las afirmaciones de que los fosfonatos mejoran consistentemente el enraizamiento son discutibles y se necesita más evidencia para respaldar estas afirmaciones. Un estudio de dos años realizado en la Universidad Estatal de Carolina del Norte mostró que la masa de raíz de bentgrass no se vio afectada por los productos de fosfonato (4). Ciertamente, se necesita más investigación usando técnicas precisas de medición de raíces para determinar si el enraizamiento mejorado debido a los fosfonatos ocurre bajo diferentes condiciones ambientales y de manejo. Si se produce un enraizamiento mejorado, podría deberse a la formulación del producto o a la supresión de patógenos radiculares menores (Pythium spp.) Debido a la acción fungitóxica del producto de fosfonato, que conduce a raíces más sanas y extensas. Los hallazgos de que los fosfonatos no afectan el metabolismo del fósforo o el rendimiento en las gramíneas parecen ser convincentes, pero deben atenuarse por el hecho de que muchos de estos productos han demostrado una mejor calidad del césped. La mejora de la calidad con los productos de fosfito de potasio probablemente no se deba a los efectos nutricionales, ya que nuestros estudios no han mostrado tal mejora con cantidades iguales de fertilizante de fosfato de potasio. Ciertamente, las mejoras en la formulación, como en el caso del fungicida Chipco Signature, han conducido a la mejora de la calidad del césped, pero cuando aplicamos fosfito de potasio de grado reactivo (sin mejoras de formulación) al césped también vemos ligeras mejoras de calidad (Fig. 4). Queda por ver qué causa la mejora de la calidad del césped, pero una de las causas propuestas puede ser la supresión de patógenos menores debilitantes de las plantas, como las especies de Pythium. Se necesita más investigación para determinar la causa de la mejora de la calidad del césped.

Figura 4. Calificaciones de calidad de un bentgrass rastrero / putting green bluegrass anual tratado con fosfato de potasio, fosfito de potasio y un control no tratado. Las diferencias en la calidad del césped se hicieron aparentes en la semana 10 del estudio, cuando las altas temperaturas y la humedad causaron una disminución en las parcelas de fosfato de potasio y no tratadas, mientras que las parcelas de fosfito de potasio mostraron una mejor calidad. Literatura citada

Fuente:

Adaptado y Traducido para Turfes.com

http://plantscience.psu.edu/research/centers/turf/extension/factsheets/phosphonate-products

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