Paclobutrazol

Paclobutrazol ( PBZ ) es el nombre común de la ISO para un compuesto orgánico que se utiliza como retardante del crecimiento de las plantas y fungicida triazólico . ^{[2] [3]} Es un antagonista conocido de la hormona vegetal giberelina , que actúa inhibiendo la biosíntesis de giberelina , reduciendo el crecimiento internodal para dar tallos más gruesos, aumentando el crecimiento de las raíces, provocando una fructificación temprana y aumentando la fructificación en plantas como el tomate y el pimiento . También se ha demostrado que el PBZ reduce la sensibilidad a las heladas en las plantas. Además, el paclobutrazol se puede utilizar como un enfoque químico para reducir el riesgo de encamado en los cultivos de cereales . Los arboricultores han utilizado el PBZ para reducir el crecimiento de los brotes y se ha demostrado que tiene efectos positivos adicionales en árboles y arbustos . Entre ellos se encuentran una mejor resistencia al estrés por sequía , hojas de un verde más oscuro, una mayor resistencia a los hongos y las bacterias y un mejor desarrollo de las raíces. Se ha demostrado que el crecimiento del cambium , así como el crecimiento de los brotes, se reducen en algunas especies de árboles.

La primera síntesis de paclobutrazol fue divulgada en patentes presentadas por un grupo del ICI que trabajaba en Jealott's Hill . ^[4]

El 4-clorobenzaldehído y la pinacolona se combinan en una condensación aldólica para formar una chalcona que se hidrogena utilizando níquel Raney como catalizador para dar una cetona sustituida . Este material se broma y el compuesto resultante se trata con la sal de sodio de 1,2,4-triazol en una reacción de sustitución nucleofílica . La reacción de reducción final utiliza borohidruro de sodio , que en metanol frío da casi exclusivamente el par de diastereómeros que tiene la configuración absoluta (2 R ,3 R ) y su enantiómero (2 S ,3 S ), con solo alrededor del 2% de los isómeros alternativos (2 R ,3 S ) y (2 S ,3 R ) . Sin embargo, este par de isómeros se puede producir cuando la reducción se lleva a cabo utilizando bromuro de butilmagnesio . ^[5]

En un estudio de 1984, los trabajadores de ICI separaron los enantiómeros individuales por resolución quiral y pudieron demostrar que solo el isómero (2 R ,3 R ) muestra una actividad fungicida sustancial , mientras que el isómero (2 S ,3 S ) es responsable de las propiedades reguladoras del crecimiento. ^{[5] [6]} Sin embargo, el producto comercial (desarrollado bajo el número de código PP333) fue el material racémico , ya que la separación de los isómeros era innecesaria cuando ambos componentes tenían utilidad en la agricultura . ^{[2] [7]}

El paclobutrazol es un inhibidor de enzimas que utilizan el citocromo P450 como cofactor. Su sitio activo contiene un centro hemo que activa el oxígeno del aire para oxidar sus sustratos . El isómero (2 S ,3 S ) inhibe la enzima ent-kaureno oxidasa ^{[5] [8]} que está en la principal vía biosintética de las giberelinas , que son importantes hormonas vegetales. ^{[9] [10]} Un efecto secundario que surge de la inhibición de la ent-kaureno oxidasa es que su precursor, el pirofosfato de geranilgeranilo , se acumula en la planta y parte de este se desvía hacia la producción adicional del grupo fitol de la clorofila y la hormona ácido abscísico . Este último es responsable de controlar la transpiración de agua a través de las hojas y, por lo tanto, el tratamiento con PBZ puede conducir a una mejor tolerancia a las condiciones de sequía. ^[11] El isómero (2 R ,3 R ) se ajusta mejor al sitio activo de la citocromo P450 14α-desmetilasa fúngica . Esto inhibe la conversión de lanosterol a ergosterol , un componente de la membrana celular fúngica, que es letal para muchas especies. ^[5] Muchos otros derivados de azol, incluidos el propiconazol y el tebuconazol, muestran este tipo de actividad, por lo que la principal oportunidad comercial para el paclobutrazol fue como retardante del crecimiento de las plantas y fue comercializado por primera vez por ICI en 1985 bajo los nombres comerciales Bonzi, Clipper, Cultar y Parlay. ^{[1] [7]}

Como antagonista de la biosíntesis de giberelinas, el PBZ tiene un efecto retardante del crecimiento en la mayoría de las especies de plantas. ^[11] Es absorbido por los tejidos vegetales y transportado a través del xilema a las partes en crecimiento, donde la tasa de división celular se reduce en comparación con las plantas no tratadas y las nuevas células no se alargan. ^{[7] [12] : 5}

El PBZ se utiliza en horticultura , especialmente para plantas perennes criadas en invernaderos. ^{[13] [14]}

La capacidad del PBZ para reducir el crecimiento de árboles y arbustos significa que se ha encontrado uso en áreas donde existe la necesidad de moderar dicho crecimiento, por ejemplo debajo de líneas eléctricas y donde se debe mantener un derecho de paso. Una sola aplicación del regulador de crecimiento puede brindar control durante toda la temporada. ^{[12] [15]}

El PBZ se utiliza para aumentar la cantidad y calidad de las frutas y hortalizas de los huertos. La calidad se mide por cantidades elevadas de carbohidratos , sólidos solubles totales (SST), la relación SST/ acidez titulable y una acidez reducida. ^[11] Estimula el crecimiento de raíces y tallos y mantiene el número de hojas, pero suprime la altura de las plantas. ^{[16] [17] [18]}

El PBZ se ha utilizado ampliamente como un medio para mejorar la calidad del césped en los campos de golf, donde reduce la necesidad de cortarlo y, al aumentar el contenido de clorofila, tiene el efecto de reverdecer el césped. ^{[19] [20]}

Al desviar la productividad de la planta del alargamiento del tallo a la producción de semillas, se ha demostrado que el PBZ aumenta el rendimiento del grano y reduce el encamado , como demostraron Kamran et al. , 2017 ^{[21] [3] [11]} y Tekalign 2007. ^{[22] [3] [11]} El mismo mecanismo es responsable de los cultivos semienanos modernos de alto rendimiento, como la variedad de arroz IR8 . ^[23] Peng et al. , 2014 también describen una mejor tolerancia al encamado. ^[24] Encuentran que el trigo de invierno sufre una reducción de la longitud de los entrenudos, entrenudos engrosados, mayor crecimiento lateral, mayor actividad de la enzima de síntesis de lignina y, por lo tanto, mayor lignificación con la aplicación de este compuesto. ^[24] Aunque esto no reduce el encamado, sí lo hace menos dañino. ^[24]

El PBZ ha sido objeto de amplios estudios regulatorios , incluso en la Unión Europea ^[25] y los EE. UU. ^[12] Estos datos se han resumido. ^[1] Se evaluó como de toxicidad aguda moderada, levemente irritante para la piel y los ojos y es poco probable que sea genotóxico o cancerígeno para los humanos. ^[25] El PBZ es relativamente estable en el agua y el suelo. En condiciones aeróbicas o anaeróbicas de laboratorio, la vida media del paclobutrazol puede ser superior a un año. ^[25] Sin embargo, en un análisis cuantitativo de 2010 , se detectó PBZ en solo 3 de 440 muestras de agua subterránea de áreas de césped de golf con una concentración máxima de 4,2  μg / L. ^[20] En Europa, la concentración tolerable más alta de paclobutrazol en el agua potable es de 66 μg / L. ^[12]

La PBZ se ha utilizado como herramienta para investigar los genes asociados con la biosíntesis de giberelinas en plantas. Por ejemplo, el alelo de ArabidopsisEl gai-t6 (del gen que interactúa con el ácido giberélico) confiereresistenciaal daño del paclobutrazol alcrecimiento vegetativo.^[26][27]Sin embargo, en el uso normal, no hay presión selectiva sobre las plantas para desarrollar resistencia al PBZ ya que no es letal para ellas.

• Paclobutrazol en la base de datos de propiedades de plaguicidas (PPDB)