REGULACIÓN HORMONAL EN CANNABIS Y PGRS

Texto escrito por Dryas para la edición impresa nº5 de Soft Secrets 2021.

Las hormonas vegetales, o PGR, como se suelen llamar sus derivados aplicados de manera externa en la planta, han sido una introducción relativamente reciente en el cultivo de marihuana, también muy cuestionada.

Los PGR, por las siglas en inglés de Plant Growth Regulators, son más conocidos en los textos de agricultura en castellano como hormonas vegetales o fitohormonas. El término plant hormone también existe en inglés, aunque es menos usado.

En castellano, el término PGR para referirse a las hormonas vegetales es una adopción del inglés muy usada en cannabicultura, concretamente para la aplicación de estos compuestos en la planta de manera exógena. En este artículo, aunque en esencia son sinónimos, se usará PGR para los compuestos aplicados sobre la marihuana y hormona vegetal o fitohormona para las propias o endógenas del organismo.

Regulación hormonal natural de la planta

La definición de hormona vegetal abarca cualquier molécula que, a bajas concentraciones, produce una respuesta fisiológica en la planta. La condición de producir una respuesta en la planta o regular un proceso fisiológico con bajas concentraciones del compuesto es importante, ya que permite diferenciar a las fitohormonas de otros compuestos del metabolismo primario como carbohidratos, proteínas o ácidos orgánicos.

Las hormonas vegetales, a diferencia de las hormonas animales, no se producen en glándulas específicas. Las plantas producen hormonas en multitud de tejidos diferentes que pueden estar localizados o no en un lugar concreto de la planta. Después, estas hormonas se pueden translocar a otros lugares de la planta donde realizan su función, o mantenerse en el mismo tejido.

Una misma hormona vegetal puede tener un efecto muy diferente en función del lugar en el que se encuentra, el estadio fenológico de la planta o el balance con respecto a otras hormonas presentes en el mismo tejido. De este complejo equilibrio de hormonas se sirven los vegetales para dar una respuesta y adaptarse a los cambios del ambiente.

El etileno es un buen ejemplo para ilustrar la versatilidad de una misma hormona y la complejidad de las interacciones con otras fitohormonas. Esta hormona, clasificada en un grupo aparte para sí misma, es la responsable de la maduración de muchas frutas, tanto que no se pueden almacenar frutas que liberan gran cantidad de etileno junto a otras sensibles o provocarán su deterioro. El etileno también media en la respuesta de las raíces al estrés por encharcamiento.

En la marihuana, durante la definición del sexo, el equilibrio del etileno en estos tejidos juega un papel clave. Intervenir en este balance con compuestos que secuestran el etileno es la base de la feminización. También es la señal liberada en el suelo por las leguminosas para atraer a las bacterias fijadoras de nitrógeno y establecer la simbiosis. La lista de procesos regulados por el etileno es extremadamente larga, además se descubren nuevas funciones e interacciones con otras hormonas constantemente.

Aunque un poco dispares por número de integrantes y funciones, existen cinco grandes grupos de hormonas vegetales, ácido abscísico, auxinas, citoquininas, etileno y giberelinas. 

Ácido abscísico El ácido abscísico (ABA), interviene en la abscisión de órganos (caída de hojas o frutos) y la dormancia de algunas semillas. Ya después del descubrimiento de esta sustancia, se supo que en la abscisión de órganos jugaba un papel más importante, de nuevo, el etileno, por lo que dormina, uno de los primeros nombres para esta molécula, podría haber sido más acertado.

En cannabicultura podemos observar el efecto del ácido abscísico en la dormancia de semillas de algunas landraces, que están adaptadas a no germinar si no han pasado cierto periodo de frío, adaptación que les permite asegurarse la germinación en la estación favorable. Todo lo contrario a las semillas de híbridos, seleccionadas durante generaciones para una germinación homogénea y rápida.

El sensor del frío en las semillas con dormancia son los niveles de ácido abscísico. Si no estamos cultivando una landrace en su lugar de origen, tras la cosecha de semillas suele ser necesario simular el paso del invierno en el proceso conocido como estratificación, que es tan sencillo como meter las semillas a la nevera aproximadamente un mes. Después de este periodo a bajas temperaturas las semillas germinan más rápida y homogéneamente.

Auxinas

Las auxinas son un grupo de fitohormonas muy involucradas en las nastias y los tropismos (movimientos de la planta en respuesta a estímulos externos), a través de la elongación celular. El alargamiento diferencial de las capas de células situadas a los lados del tallo curva el crecimiento recto y puede redirigir el un brote hacia la luz.

Charles Darwin descubrió que en plantas de alpiste el estímulo de la luz se percibía en el ápice de la hoja en crecimiento. Especuló después, que se mandaban señales diferentes desde el ápice hacia abajo a cada lado de la hoja, provocando que la hoja se alargue más en un lado que en otro. Hoy en día sabemos que esa señal es la auxina y también interviene en el crecimiento, la generación de raíces secundarias, la dominancia apical o el crecimiento de frutos.

La auxina natural con mayor presencia en plantas es el ácido 3-indolacético (AIA), existen otras auxinas naturales presentes en concentraciones menores y también numerosas auxinas sintéticas. Todas las auxinas provienen del aminoácido triptófano y lo que las confiere la actividad auxínica es un grupo con carga negativa, a una distancia de 5,7 angström del centro del anillo aromático del triptófano.

En el cultivo de cannabis las auxinas son posiblemente las hormonas más empleadas debido a su uso para el enraizamiento de esquejes. Además, sobre el balance natural de la hormona en la planta también se trabaja con frecuencia. Cuando realizamos un despunte para promover la ramificación lateral, la yema apical retirada ya no produce auxinas que migran hacia abajo por el tallo e inhiben el crecimiento de las yemas laterales, proceso conocido como pérdida de la dominancia apical.

Citoquininas

Las citoquininas promueven la diferenciación y división celular, retrasan el envejecimiento de un órgano o controlan la fotosíntesis regulando la producción de pigmentos fotosintéticos, entre otros. Su papel está muy ligado al balance junto con las auxinas en una zona concreta, una concentración de auxina alta en relación con la concentración de citoquininas promueve la formación de raíces, como ocurre en la marihuana por debajo de la zona de transición del hipocótilo (debajo de los cotiledones). La relación inversa, niveles más altos de citoquininas, promueven brotes aéreos.

Las citoquininas derivan del nucleótido adenina, el mismo que sirve de base en la construcción de la cadena de ADN. Al igual que en las auxinas, se han identificado varias citoquininas naturales, como la zeatina o la kinetina. También se han sintetizado moléculas con una estructura molecular similar a las citoquininas naturales, difenilurea o tidiazuron (TDZ), este última es una de las hormonas más usadas en cultivo de Cannabis in vitro.

Etileno

El ya mencionado etileno es un compuesto muy simple, dos átomos de carbono unidos por un enlace doble y cuatro hidrógenos. Se trata de un compuesto volátil a temperatura ambiente y más ligero que el aire, es por esto por lo que la producción de etileno de un órgano o planta puede afectar no solo a otras partes de la misma planta, sino también a otras plantas cercanas en un periodo de tiempo breve.

Giberelinas

Las giberelinas (GA) son un grupo de sustancias identificadas por primera vez en Japón a partir del estudio de un hongo que infectó los cultivos de arroz del país en 1935. Parte de los efectos que causaba este hongo (Gibberella) en las cosechas parecían debidos a un desajuste en el crecimiento normal de los frutos. Desde el descubrimiento de la primera GA se han identificado numerosas moléculas con estructuras similares, que actúan como fitohormonas, tanto presentes en plantas como otras producidas por hongos y bacterias.

Aunque como el resto de las hormonas, las giberelinas intervienen en muchos procesos, se pueden destacar como un grupo de hormonas muy ligadas a la regulación de los procesos de floración y fructificación. Por otro lado, cuando en la semilla el ABA desactiva la dormición, son las giberelinas las que comienzan a controlar el proceso de la germinación. Las giberelinas también son responsables del alargamiento internodal típico en la floración de numerosas plantas anuales, como la marihuana.

Otras hormonas vegetales naturales

Existe otra serie de grupos o moléculas con funciones más concretas o menos conocidas, brasinoesteroides, estrigolactonas o karrikinas, son interesantes grupos de moléculas con actividad reguladora que se encuentran en estudio. Otro grupo interesante son las poliaminas, intervienen en la respuesta a diferentes tipos de estrés, pero también son esenciales para el ciclo celular y están presentes en mayores cantidades que las hormonas vegetales clásicas, por lo que se diferencian un poco de la definición inicial. Otros compuestos como el ácido jasmónico y salicílico están especialmente relacionados con las respuesta al estrés causado por plagas.

Hasta ahora se ha dado una visión general de cómo las concentraciones de hormonas endógenas regulan los procesos internos y las respuestas de la planta al entorno cambiante. De este estudio de las fitohormonas, surge en la ciencia casi paralelamente el estudio y desarrollo de compuestos que sin ser necesariamente idénticos a los producidos naturalmente por la planta, tienen un efecto de regulación en los procesos fisiológicos.

Estas moléculas pueden tener actividad fitorreguladora debido a que interfieren en la síntesis de hormonas naturales o la potencian, también pueden simplemente ser análogas estructuralmente a hormonas naturales y causar el mismo efecto que la molécula natural, como es el caso de las auxinas sintéticas. En la bibliografía en inglés, se hace referencia a estos compuestos principalmente como PGR, el término plant hormone no es tan usado.

En el cultivo de cannabis existe actualmente un debate sobre el uso de estas sustancias sobre la planta. En primer lugar, debemos de tener en cuenta que muchos de estos fitorreguladores o PGR no se han diseñado para el cultivo de marihuana o no tienen historiales de uso seguro en el cultivo de marihuana, por lo que podrían ser tóxicos.

Un ejemplo es el conocido paclobutrazol, un PGR muy empleado en frutales de hueso para aumentar el número de yemas de flor o regular la carga de fruta. El paclobutrazol no es una hormona vegetal como tal, pero inhibe la producción de giberelinas y reduce los niveles de auxinas o ABA, por lo que tienen un potente efecto fitorregulador.

El paclobutrazol está siendo usado en cannabicultura para reducir los días de floración sin provocar una pérdida de densidad en la flor. Sin embargo, como se ha comentado numerosas veces en este artículo, las plantas se valen de un complejo equilibrio de hormonas para desarrollar sus estructuras, por lo que cabe esperar que una flor regulada con PGR no sea idéntica en sus componentes a otra flor creada a partir del equilibrio natural de hormonas.

Según detallan fuentes expertas, se ha confirmado que hay casos de lotes en Holanda que se han rechazado por un escaso contenido en cannabinoides de la flor, es cierto que ganan en densidad y peso, pero bajan en potencia. Sin poder confirmar el uso de esta sustancia en dichos lotes, sí que es cierto que este compuesto se está usando en cultivos de marihuana o cáñamo y que los efectos que produce en las flores se asemejan a los descritos en los lotes de Holanda.

El uniconazol es otro PGR, usado en China para favorecer la resistencia a la sequía del cáñamo (Jiang & col, 2021). La ana amida es otro fitorregulador con la misma base que el uniconazol y el paclobutrazol, pero con efectos dispares sobre las plantas. Ninguno de estos PGRs ha sido testado para su persistencia en flores de marihuana destinadas a consumo humano, ni cómo se comportan al combustionar. En países con industria de cannabis legal, como Canadá, ya se ha comenzado a incluir algunos fitorreguladores en listas junto con pesticidas, para analizar su contenido en las flores (Atapattu & Johnson; Taylor & Birkett, 2020).

Es complicado evitar totalmente el uso de estas sustancias, sobre todo a falta de una regulación del cannabis que tarda en llegar. De momento, la mejor arma es la prudencia, evitando el uso de los compuestos de origen no vegetal. El autocultivo es en último término la mejor manera de asegurarse las flores libres de cualquier cosa que no sean flores.

Bibliografía: Jiang, Y., Sun, Y., Zheng, D., Han, C., Cao, K., Xu, L., ... & Feng, N. (2021). Physiological and transcriptome analyses for assessing the effects of exogenous uniconazole on drought tolerance in hemp (Cannabis sativa L.). Scientific Reports, 11(1), 1-15. Taylor, A., & Birkett, J. W. (2020). Pesticides in cannabis: A review of analytical and toxicological considerations. Drug testing and analysis, 12(2), 180-190. Atapattu, S. N., & Johnson, K. R. (2020). Pesticide analysis in cannabis products. Journal of Chromatography A, 1612, 460656.

Texto escrito por Dryas para la edición impresa nº5 de Soft Secrets 2021.