ES2282553T3

ES2282553T3 - Metodo para la recogida de materias exudadas desde las raices de las plantas.

Info

Publication number: ES2282553T3
Application number: ES03017616T
Authority: ES
Inventors: Mark Christopher Tonkin; Mark Andrew Young; Olaf Norbert Kirchner; Charles William Cahill
Original assignee: Design Technology and Innovation Ltd
Current assignee: Design Technology and Innovation Ltd
Priority date: 1999-08-06
Filing date: 2000-08-03
Publication date: 2007-10-16
Anticipated expiration: 2020-08-03
Also published as: AU6513300A; DE60018753T2; IL147718A; PT1400166E; US20020007588A1; US6453610B2; DE60018753D1; JP4542200B2; CL2009000058A1; KR100728843B1; EP1400166B1; CN1368841A; JP2003524410A; JP4781586B2; IL182341A0; CA2378237C; CN1200602C; EP1400166A1; PT1199923E; SA00210606B1

Abstract

Un método para recogida de materias exudadas desde raíces de plantas, por medio del cultivo de la planta con raíces en un medio de cultivo que está rodeado por una membrana de manera tal que se libera humedad al medio de cultivo desde la membrana mientras que las materias exudadas desde las raíces de plantas quedan retenidas dentro del medio de cultivo por la membrana, retirando el medio de cultivo y recuperando las materias exudadas desde el medio de cultivo, donde la membrana es una membrana porosa hidrófoba o una membrana no porosa hidrófila.

Description

Método para la recogida de materias exudadas desde las raíces de las plantas.

Campo de la invención

Esta invención concierne específicamente a métodos para mejorar la recolección o accesibilidad a las raíces de plantas por crecimiento de las mismas en proximidad a una membrana no porosa hidrófila o a una membrana porosa hidrofóbica.

La patente EP-A-0 268 556 describe un método de cultivo de plantas en un medio de crecimiento rodeado por una membrana.

Antecedentes de la invención

Mucho tiempo y esfuerzo se ha invertido en modificar las condiciones de crecimiento de muchas especies vegetales o plantas con el fin de incrementar la facilidad de recolección, o para acceder a productos comercialmente valiosos (frutos, semillas, flores, hojas, etc.) pero se ha realizado menos esfuerzo e incluso se ha alcanzado un menor éxito respecto a la modificación del crecimiento de las raíces de plantas. De hecho, la estructura radicular de una planta puede ser de un gran interés comercial, por ejemplo debido a que las propias raíces constituyen un producto comercial (o una fuente del mismo) o porque su estructura afectará gravemente la facilidad de recolección de la planta o la facilidad y posibilidades de arrancar y replantar la planta con éxito.

Ejemplos de raíces con valor comercial incluyen productos agrícolas voluminosos como zanahorias o remolacha, etc. y también raíces cultivadas por sus propiedades farmacéuticas u homeopáticas. El procesado requerido tras la extracción de raíces con valor comercial variará en gran medida dependiendo del uso deseado; por ejemplo la simple extracción del medio de crecimiento adherido para las zanahorias; o un lavado intensivo, corte, tratamiento por calor y extracción química para raíces con valor farmacéutico. Sin embargo, en todos los casos, la facilidad de extracción del máximo del sistema radicular del suelo y luego la separación de dicho sistema radicular del medio de crecimiento es importante, tanto en términos de volumen de raíz recuperada como de los costes de post extracción.

Esta invención tiene que ver de forma genérica con métodos para modificar el crecimiento de la raíz de las plantas y en especial con métodos para potenciar la cosecha o la accesibilidad a las raíces de las plantas mediante su cultivo en proximidad a una membrana hidrófila no porosa.

Cuando se están cultivando plantas en grandes cantidades antes de proceder a la replantación, por ejemplo, plantas de semillero en un vivero, vuelve a ser importante poder extraer sin dañarlo cuanto se pueda del sistema radicular en desarrollo de entre el medio de cultivo, de modo que la planta replantada tenga la máxima ocasión de volver a crecer a la vez que se evitan enfermedades causadas por ataques microbianos en las raíces rotas.

Una categoría adicional de raíces que resultan comercialmente valiosas son las que liberan materiales comercialmente valiosos en el medio de cultivo; por ejemplo, se sabe ahora que los sistemas radiculares de la mayoría de las plantas liberan materiales específicos (por ejemplo, materiales antimicrobianos, materiales reguladores del crecimiento, incluyendo herbicidas naturales, etc.), aunque a menudo en cantidades muy pequeñas. Resultarían muy beneficiosos los medios de mejorar el cultivo de tales sistemas radiculares, y en especial los medios de mejorar la recogida de tales materiales exudados.

Se conocen numerosos materiales que permiten el paso del agua a la vez que restringen el paso de materiales suspendidos o incluso disueltos. Un grupo de materiales identificado recientemente es el de los polímeros hidrófilos. Se sabe que las membranas de estos materiales son impermeables al agua en estado líquido pero permiten el paso del vapor de agua (proceso conocido con el nombre de pervaporación). Si existe una presión del vapor al otro lado de una membrana hidrófila, se absorberá agua en forma de vapor desde el lado con mayor presión de vapor, se transportará atravesando la membrana y se liberará en forma de vapor de agua del lado de la membrana con presión de vapor inferior; el vapor de agua liberado puede usarse directamente o recondensarse para formar agua en estado líquido. Sin embargo, en cualquiera de los dos casos, puede ser pura (tanto química como microbiológicamente), ya que cualquier contaminante quedará retenido, ya al otro lado de la membrana, ya (en algunos casos) dentro de la propia membrana.

Membranas hidrófobas porosas permitirán asimismo un paso selectivo de agua mientras que retienen materia en disolución o suspensión.

Breve exposición de la invención

Se aporta un método para recogida de materias exudadas de raíces de plantas que comprende el cultivo de las raíces de plantas en un medio de cultivo que está rodeado por una membrana de modo tal que es liberada humedad al medio de cultivo desde la membrana mientras que las materias exudadas de las raíces de la planta quedan retenidas en el medio de cultivo por la membrana, retirando el medio de cultivo y recuperando los materiales exudados a partir del medio de cultivo, donde la membrana es una membrana hidrófoba porosa o una membrana no porosa hidrófila.

Breve descripción de los dibujos

Las Figuras 1 y 4 son representaciones diagramáticas de métodos de cultivo de plantas que no producen modificación radicular (para propósitos comparativos).

Las Figuras 2 y 3 son representaciones diagramáticas de métodos de modificar el cultivo de raíces de plantas de la presente invención.

Descripción detallada de la invención

Por modificación del crecimiento radicular se quiere decir que se ven afectados el tamaño, la forma, la morfología y la distribución de las raíces, de tal modo que crecen sustancialmente únicamente en estrecha proximidad a la membrana seleccionada que hace de principal o única fuente de agua para la planta, en contraposición de una distribución aleatoria para cubrir un gran volumen dentro del medio de cultivo, como ocurre cuando las plantas son regadas de forma convencional. Por lo tanto, la modificación radicular puede lograrse mediante la utilización de una membrana que sea la principal fuente de agua para las raíces, a la vez que retenga las impurezas no deseables (si es que están presentes) de la fuente de agua, impidiéndoles que entren en el medio de cultivo que rodea a la planta.

Las raíces producidas por el método reivindicado tendrán a menudo un aspecto similar al de un tejido. Por lo tanto, las raíces cuyo cultivo haya sido modificado en conformidad con la presente invención forman estructuras más fácilmente visibles (y, por ende, más fáciles de recoger) que siguen la forma de la membrana que proporciona a la planta la mayoría o la totalidad del agua de riego. Al cultivar de esta forma, también se facilita el cavar los sistemas de raíces sin dañarlos, ya que el espacio ocupado por los sistemas de raíces es reducido. Por ejemplo, si la membrana usada para el riego bajo la superficie del suelo se presenta a las raíces en forma de una plancha plana o un tubo, la forma de las raíces cultivadas de esta manera puede describirse como si formase una densa alfombra plana o cilíndrica, respectivamente.

Las plantas que pueden usarse en la práctica de la presente invención incluyen cualquier variedad para la que la modificación del cultivo de raíces pueda resultar ventajosa. Los ejemplos de tales ventajas incluyen:

(1): La capacidad de aumento de la biomasa de las raíces, en comparación con la biomasa de la planta por encima del suelo, en el caso de las plantas de las que se cosechan las raíces;

(2): La capacidad de controlar la forma de las raíces, de modo que puedan obtenerse cosechas comerciales más uniformes;

(3): La capacidad de controlar la manera en la que la planta se ancla al suelo;

(4): La capacidad de predeterminar la dirección del crecimiento de la raíz, lo que ofrece a cambio beneficios que incluyen:

(a): la capacidad de utilizar de forma óptima los nutrientes, minerales, productos químicos agrícolas y similares que se encuentren presentes en capas específicas del medio de cultivo, o que puedan suministrarse a zonas específicas del medio de cultivo,

(b): la capacidad de evitar las regiones del medio de cultivo contaminadas o indeseables por otros motivos,

(c): al contrario del epígrafe (b) anterior, la capacidad de dar remedio a las regiones del medio de cultivo contaminadas o indeseables por otros motivos mediante la ubicación de raíces de plantas en regiones del medio de cultivo contaminadas o indeseables por otros motivos de modo que dichos materiales indeseables se incorporen a la planta, eliminando posteriormente esos materiales indeseables con la planta,

(d): la capacidad de evitar el crecimiento de malas yerbas, y

(e): la capacidad de evitar el sistema radicular de plantas cercanas;

(5): Extracción de raíces y replantación más sencillas. Por ejemplo, la replantación de plantas de semillero de un vivero, debido a que las raíces no se adhieren ni penetran en los sistemas de riego, y porque las raíces puede hacerse que crezcan en áreas específicas reduciendo el enmarañamiento entre raíces de plantas contiguas, y

(6): La capacidad de mejorar el cultivo y el tratamiento de raíces al reducir la cantidad de medio de cultivo que necesita ser limpiado de las raíces.

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(7): La capacidad de cultivar plantas en un entorno de humedad controlada de modo que los patógenos dañinos puedan ser excluidos del producto cultivado, ya que dichos patógenos pueden desarrollarse si las zonas radiculares de las plantas están demasiado húmedas.

Al poner en práctica la presente invención lo ideal es que la planta en desarrollo esté soportada en un medio de cultivo en el que puedan crecer las raíces de la planta; los medios de cultivo idóneos incluyen cualquier material convencional en el que se cultiven normalmente plantas, por ejemplo suelos de cultivo que se dan de forma natural, artificial o que son mejorados artificialmente; arena (a la que opcionalmente se le hayan añadido abonos para plantas); medios de cultivo disponibles comercialmente como los usados en las "Bolsas de cultivo", o vermiculita; musgo de pantano; virutas de corteza de helecho arborescente; trozos o virutas de corteza de árbol; o virutas de cáscara o fibra de coco.

Las membranas apropiadas para su utilización en la presente invención incluyen membranas hidrófobas porosas y membranas hidrófilas no-porosas.

Para los efectos de esta memoria descriptiva "membrana porosa hidrófoba" significa una membrana hecha de cualquier material en la forma de fibras, película y similar, con unas características de sus poros de un tamaño menor de una micra (también conocidos como microporos), a través de los cuales el líquido no puede pasar, pero a través de cuales poros el vapor de agua puede difundirse desde el lado con presión de vapor más elevada hacia el lado con presión de vapor inferior.

Membranas hidrófobas adecuadas incluyen telas tejidas o no tejidas o películas de polietileno, polipropileno, politetrafluoroetileno y similares.

Las membranas hidrófilas no porosas adecuadas para su utilización en la presente invención son membranas hidrófilas no porosas que absorben agua y permiten al agua atravesarlas únicamente por pervaporación. Si hay un gradiente de presión del vapor transversal a la membrana hidrófila, esta agua absorbida se difunde a través del espesor de la membrana y es emitido desde el lado opuesto. Las membranas o revestimientos hidrófilos no porosos exhiben tasas de transmisión de vapor de agua lo bastante elevadas, como se define más abajo, de tal modo que el agua que ha pasado estas membranas pueda usarse directamente para regar las plantas. Tales membranas pueden constar de una o más capas hechas de materiales que incluyen los mismos u otros polímeros hidrófilos, aunque no están limitados a ellos. Mientras la tasa total de permeabilidad al vapor de agua de la membrana sea lo bastante elevada, esta agua puede proporcionarse a un ritmo acorde con su utilización en una aplicación práctica concreta como se describe aquí. La naturaleza no porosa de las membranas sirve para evitar que cualquier impureza en forma de partícula atraviese tal membrana, incluidos los microbios como las bacterias y los virus, y también evita la penetración por parte de las raíces en crecimiento.

El ritmo al que se pervapora el agua a través de la membrana hidrófila no porosa hecha de polímero hidrófilo depende, entre otros factores, del contenido en humedad del lado no acuoso. Por lo tanto, los sistemas de riego de la presente invención se autorregulan y pueden ser de naturaleza "pasiva", proporcionando más agua a las plantas en condiciones secas y menos en condiciones de humedad.

La prueba normalizada para medir la tasa en la que una membrana concreta transmite agua es ASTM E-96-95 -
Procedimiento BW, conocido y denominado anteriormente como ASTM E-96-66 - Procedimiento BW, que se usa para determinar la tasa de transmisión de vapor de agua (water vapor transmission rate, WVTR) de una membrana.

Una membrana idónea para los propósitos del método de modificación de raíces de la presente invención consta de una o más capas de membranas hidrófilas no porosas.

"Polímeros hidrófilos" significa polímeros que absorben agua cuando están en contacto con agua en estado líquido a temperatura ambiente según la especificación ISO 62 de la Organización Internacional de Estándares (equivalente a la especificación ASTM D 570 de la Sociedad Americana para la Comprobación y Especificación de Materiales).

El polímero hidrófilo adecuado para la preparación de las membranas hidrófilas no porosas para su utilización en la presente invención puede ser uno o una combinación de varios polímeros. Por ejemplo, el polímero hidrófilo puede ser un elastómero de copolieteréster, o una mezcla de dos o más elastómeros de copolieteréster, como se describe más abajo, tales como los polímeros disponibles en E I du Pont de Nemours and Company, bajo el nombre de mercado de Hytrel®; o una poliamida poliéter en bloque, o una mezcla de dos o más poliamidas de bloque de poliéter, tales como los polímeros disponibles en la empresa Elf-Atochem de París, Francia, bajo el nombre comercial de PEBAX; o un poliéter uretano o una mezcla de poliéter uretanos; u homopolímeros o copolímeros de alcohol polivinílico o una mezcla de homopolímeros o copolímeros de alcohol polivinílico.

Un polímero especialmente idóneo para la transmisión de vapor de agua en esta invención es un elastómero de copolieteréster o una mezcla de dos o más elastómeros de copolieteréster dotado de una multiplicidad de unidades de éster de cadena larga recurrentes y unidades de éster de cadena corta unidas completamente mediante enlaces de éster, en donde las unidades de éster de cadena larga están representados por la fórmula:

1

y las referidas unidades de éster de cadena corta están representadas por la fórmula:

2

donde:

a): G es un radical divalente que queda tras la eliminación de los grupos hidroxil terminales de un poli(alkileno óxido)glicol con un número medio de peso molecular de unos 400-4000;

b): R es un radical divalente que queda tras la eliminación de los grupos carboxil de un ácido dicarboxílico con un peso molecular inferior a 300;

c): D es un radical divalente que queda tras la eliminación de los grupos hidroxil de un diol con un peso molecular inferior a aproximadamente 250; opcionalmente

d): el copolieteréster contiene del 0 al 68 porcentual en peso basado en el peso total de los grupos de copolieteréster y óxido de etileno incorporados en las unidades de éster de cadena larga del copolieteréster, y

e): el copolieteréster contiene entre aproximadamente el 25 y el 80 por ciento en peso de unidades de éster de cadena corta.

Este polímero ideal es apropiado para su uso en la fabricación de membranas, películas y revestimientos finos y fuertes. El polímero idóneo, el elastómero de polieteréster, y los métodos para fabricarlo son conocidos en la especialidad, como se manifiesta en la patente estadounidense Nº 4.725.481 para un elastómero de copolieteréster con un WVTR de al menos 3500 g/m^{2}/24 hr, o en la patente estadounidense Nº 4.769.273, para un elastómero de copolieteréster con un WVTR de 400-2500 g/m^{2}/24 hr. Ambas patentes están aquí incorporados por referencia.

El polímero puede combinarse con estabilizadores antioxidantes, estabilizadores ultravioleta, estabilizadores de hidrólisis, tintes o pigmentos, cargas, reactivos antimicrobianos y similares.

La utilización como membranas de polímeros hidrófilos disponibles comercialmente es posible en el contexto de la presente invención, aunque es más preferible usar elastómeros de copolieteréster que tengan un WVTR de más de 400 g/m^{2}/24 hr medidos en una película de 25 micrones de espesor usando aire a 23ºC y 50% de humedad relativa a una velocidad de 3 m/s. Lo ideal es el uso de membranas hechas de elastómeros de copolieteréster disponibles comercialmente que tengan un WVTR de más de 3500 g/m^{2}/24 hr medidos en una película de 25 micrones de espesor usando aire a 23ºC y 50% de humedad relativa a una velocidad de 3 m/s.

Los polímeros hidrófilos pueden fabricarse en forma de membrana de cualquier grosor que se desee mediante diversos procesos. Una manera útil y bien establecida de hacer membranas en forma de película es mediante fusión por extrusión del polímero en una línea comercial de extrusión. De forma resumida, esto conlleva el calentamiento del polímero hasta una temperatura por encima del punto de fusión, y su extrusión por un troquel plano o anular y luego moldear una película usando un sistema de rodillos o soplando la sustancia derretida.

Las membranas para la utilización en el presente invento pueden incluir una o más capas de materiales de soporte. Los materiales de soporte que resultan de utilidad incluyen papeles, tejidos y tamices avitelados, sin avitelar o apergaminados que sean permeables al vapor de agua, incluidos los construidos de fibras de polímeros orgánicos e inorgánicos estables a la humedad como el polietileno, el polipropileno, la fibra de vidrio y similares. El material de soporte aumenta la resistencia a la vez que protege la membrana. El material de soporte puede ponerse en un lado de la membrana, o a ambos lados, o puede encajonarse entre dos o más capas. Cuando se colocan sólo a un lado, los materiales de soporte pueden estar en contacto con la fuente de agua, o separados de ella. Casi siempre el material de soporte se coloca en cualquier superficie de la membrana expuesta al medio ambiente con el objeto de proteger mejor la membrana de daños físicos y/o degradación por la luz.

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Al poner en práctica el método de modificación del crecimiento de las raíces vegetales, es necesario que se libere agua de una primera cara de la membrana a la que estén próximas las raíces para que pueda ser extraída por el sistema de raíces. Esta emisión de agua puede ser continua o episódica, dependiendo de los requerimientos de la planta que se está cultivando y de la naturaleza del medio de cultivo, si es que lo hay. Por lo tanto, para que se libere agua es necesario que la segunda cara de la membrana esté en comunicación con una fuente de agua. Esta fuente de agua puede ser un suministro de agua líquida en gran volumen o puede ser un material acuífero, por ejemplo suelo húmedo, etc. Para la presente invención, particularmente cuando la membrana seleccionada es una membrana hidrófila no porosa, la calidad del agua en contacto con la segunda cara de la membrana no es importante, ya que la propia difusión a través de la membrana implicará que sólo se proporcionará a las raíces agua de una calidad adecuada.

Al poner en marcha el método de modificar el crecimiento de las raíces vegetales lo ideal es que la membrana sea la fuente principal de agua durante el cultivo de las raíces. Lo mejor es que la membrana sea sustancialmente la única fuente de agua durante el cultivo de las raíces. Además, es preferible si hay presente un medio de cultivo, que el propio medio de cultivo no retenga humedad de forma sustancial (por ejemplo, debido a sus propiedades físicas o porque esté bien drenado o esté lo suficientemente ventilado para que se seque), de modo que las raíces en crecimiento obtengan sustancialmente toda su humedad directamente de la membrana y no de humedad retenida en el medio de cultivo.

El método de modificación del crecimiento de raíces vegetales puede llevarse a cabo, por ejemplo, formando un recipiente construido al menos parcialmente de una membrana adecuada y que contenga agua, que luego se coloque en un área del suelo que no esté anegada en agua y que no reciba agua con frecuencia de ninguna otra fuente (por ejemplo, la lluvia, sistemas de regadío, suelo húmedo circundante), y plantando luego en ese terreno al menos una semilla o planta joven de modo que las raíces al crecer se pongan en estrecho contacto con al menos una parte del recipiente compuesto de una membrana apropiada de la que se libere agua. El suelo usado puede ser un área de suelo natural (campo, jardín, etc.) en un área que no reciba con frecuencia agua de ninguna otra fuente (por ejemplo, porque el agua esté cubierta, el suelo sea muy seco o poroso o haya poca lluvia); o puede ser un área artificial de cultivo, tal como una "Bolsa de cultivo" o un pesebre que contenga un medio de cultivo no líquido que no reciba humedad de ninguna otra procedencia.

De forma alternativa, el método de modificar el crecimiento de las raíces vegetales puede llevarse a cabo cercando un sistema de raíces en crecimiento y, opcionalmente, el medio de cultivo que las soporta con un material impermeable, al menos parte del cual conste de una membrana adecuada, de modo que, de forma sustancial, el agua pueda llegar a las raíces solamente atravesando la membrana. En este ejemplo de realización, el material que circunda las raíces de las plantas puede estar compuesto enteramente de una membrana apropiada, o bien la membrana adecuada puede formar parte sustancial del material. Como se ha discutido con anterioridad, es necesario que al menos parte de la membrana que no dé directamente al sistema radicular esté en comunicación con un suministro de agua. Un medio de llevar a cabo este ejemplo de implementación es cavar un hoyo en un área del suelo y recubrir las paredes del hoyo con una membrana adecuada. El hoyo puede rellenarse a continuación (bien usando el material excavado con anterioridad o sustituyéndolo con un medio de cultivo apropiado), y luego plantarse al menos una semilla o una plantita de semillero en el hoyo relleno. Puede luego suministrarse agua a la membrana por filtración natural (si el área de cultivo está húmeda normalmente) o mediante la aplicación artificial de agua al suelo, fuera del área rodeada por la membrana. Esta agua atravesará con posterioridad la membrana para introducirse en el medio de cultivo y hasta las raíces. De forma alternativa, puede recubrirse una estructura rígida (por ejemplo, un tiesto poroso para plantas, o un tiesto no poroso para plantas dotado de agujeros) con una membrana y luego rellenarse con un medio de cultivo en el que se plante al menos una semilla o una plantita joven de semillero. La estructura se coloca entonces directamente en agua, o en un medio húmedo que proporcione agua, de modo que el agua atraviese la estructura rígida por la membrana para introducirse en el medio de cultivo, donde es recogida por las raíces de la planta en crecimiento. Alternativamente, la propia estructura rígida puede estar compuesta, al menos parcialmente, de una membrana, de modo que pueda prescindirse de la necesidad de una membrana aparte.

En los ejemplos de realización anteriores del método de modificación del crecimiento de raíces vegetales, el tamaño y la forma de los orificios y/o recipientes rígidos no son relevantes, salvo en que deben ser dimensionados de tal modo que las raíces de las plantas estén en la proximidad a la membrana apropiada durante su desarrollo. De modo similar, con respecto al tamaño de la membrana, solamente hace falta que tenga un área superficial suficiente para proveer agua suficiente para los sistemas radiculares en desarrollo. El espesor ideal de la membrana dependerá de los materiales usados en su preparación y en la tasa requerida de transferencia hídrica; sin embargo, el espesor idóneo está por lo general entre los 10 micrones y los 500 micrones, por ejemplo, 25 micrones.

Cercando las raíces en desarrollo a corta distancia con una membrana adecuada, puede controlarse de cerca la forma de las raíces, lo cual puede resultar ventajoso (optimización o normalización del tamaño, forma, etc.) si las propias raíces son un producto comercial (por ejemplo, los rábanos o las zanahorias).

Un método adicional de implementar el método de modificar el crecimiento de las raíces vegetales es esparcir una o más semillas directamente en una primera cara de una membrana apropiada. Luego se pone en contacto la cara de atrás de la membrana con una fuente de agua (por ejemplo, dejando que la membrana flote en una superficie de agua) y se dejan germinar las semillas para que las raíces crezcan en estrecha proximidad a la membrana. De manera opcional, puede proporcionarse un medio de cultivo (inicialmente o tras la germinación) para soportar a las plantas mientras crecen.

Al cultivar las raíces en proximidad a una membrana adecuada se pretende que una gran proporción de las raíces, una vez, crecidas, estén en contacto directo con la membrana o estén muy cerca de ella. Lo bueno es que al menos un 25% en peso de las raíces cultivadas estén en contacto con la membrana o a menos de 10 mm de ella; aún mejor es que al menos un 50% en peso de las raíces cultivadas estén en contacto con la membrana o a menos de 10 mm de ella; y lo ideal es que al menos un 75% en peso de las raíces cultivadas estén en contacto con la membrana o a menos de 10 mm de ella.

Es una característica que las raíces crezcan de modo que estén muy cerca de las membranas apropiadas, o estén en contacto con ellas, pero que no penetren en las membranas con el objetivo de que puedan separarse de las membranas sin daños significativos.

Los tipos de plantas que pueden beneficiarse del método de modificación de raíces incluyen:

(a): cultivos comerciales de gran volumen con fines alimentarios, incluyendo, aunque no exhaustivamente, los cacahuetes, las zanahorias, las patatas, la remolacha, la chirivía, los rábanos y similares;

(b): cultivos con raíces cultivadas por sus sabores y especias, incluyendo, aunque no exhaustivamente, el jengibre, la cúrcuma, el rábano picante, el regaliz y similares;

(c): cultivos con raíces que se cosechan para la extracción de tintes, incluyendo, aunque no exhaustivamente, la cúrcuma, el índigo y similares;

(d): cultivos con raíces que se cosechan para la extracción de sustancias con cualidades farmacéuticas u homeopáticas, incluyendo, aunque no exhaustivamente, la bardana, la consuelda, la genciana, el ginseng, la ipecacuana, la valeriana y similares (véase la Tabla 1); y

(e): cultivos con raíces que producen en el suelo, por exudación, sustancias útiles que pueden usarse para controlar el crecimiento de otras plantas o para evitar el arraigo de malas yerbas y similares. Estas sustancias, denominadas aleloquímicas o sustancias químicas alelopáticas, son producidas por plantas que incluyen, aunque no exhaustivamente, el centeno, el arroz, el sorgo, las plantas de mostaza, el madroño, el nogal negro o el tártago (véase la Tabla 2).

TABLA 1 Selección de raíces medicinales y sus usos

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TABLA 2 Selección de plantas que producen productos químicos alelopáticos

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Para la puesta en práctica del método de recogida de materias exudadas de las raíces de las plantas de la presente invención, es necesario rodear las raíces con un material en funciones de barrera parar crear una zona alrededor de las raíces a partir de la cual ninguna de las materias exudadas se pierde; siendo al menos una parte de dicho material envolvente una membrana adecuada que está en comunicación con una fuente de agua para proporcionar agua a las raíces pero que no permite la salida de las materias exudadas. En este método las raíces están rodeadas preferentemente por un medio de crecimiento artificial o natural que es preferiblemente líquido, por ejemplo un cultivo hidropónico o agua. Las materias exudadas son recogidas desde la zona que rodea las raíces por extracción del medio de crecimiento y sometidas a unas técnicas de recuperación química adecuadas, dependiendo de la naturaleza de las materias exudadas (por Ej. métodos de recuperación de proteínas, cromatografía, etc.). Las plantas adecuadas para ser utilizadas en este método incluyen todas aquellas capaces de liberar materias útiles (es decir compuestos alelopáticos) desde sus raíces durante el crecimiento, por ejemplo aquellas plantas relacionadas en la Tabla 2, anterior.

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Ejemplo 1

Cinco tiestos no porosos para plantas 1 hechos de plástico, de una altura de 8 cm y un diámetro de 8 cm, dotados de 8 orificios 2 practicados en las bases se rellenaron con tierra para tiestos 3 y se plantaron en el interior de cada uno dos semillas de rábano, como se muestra a modo de diagrama en la Figura 1. Todos los tiestos se regaron de forma regular con agua de grifo.

Después de dos semanas, todas las plantas habían germinado y cada tiesto contenía dos plantitas de rábano 4. Se seleccionó un tiesto al azar, y se separó el tiesto con sumo cuidado del cepellón de raíces y la tierra. Se utilizó una membrana hidrófila no porosa 5 de 50 micrones de espesor, hecha a partir de una película extrusionada de elastómero de polieteréster, para envolver el cepellón de raíces y la tierra, y el conjunto se volvió a colocar en el tiesto para plantas 1, de modo que la tierra 3 estaba completamente rodeada por esta membrana que hacía de forro del tiesto 5. El tiesto se colocó a continuación en un recipiente de plástico 6 de mayores dimensiones de modo que este recipiente 6 rodease el tiesto para plantas 1. Se echó agua de grifo 7 en el espacio que quedaba entre el recipiente circundante 6 y el tiesto para plantas 1, de modo que la membrana hidrófila 5 evitaba que el agua líquida llegase a la tierra 3, como se muestra de forma diagramática en la Figura 2. El nivel de agua en el recipiente circundante se mantuvo elevado, de modo que el nivel del agua alcanzase justo por debajo del nivel del suelo del tiesto para plantas, pero no se añadió agua adicional alguna directamente al suelo. Los otros cuatro tiestos para plantas 1 que contenían las plantitas de rábano 4 se regaron de forma convencional, o sea, regando el suelo 3 a intervalos apropiados para que se desarrollen normalmente las rabaneras.

Las cinco plantas se mantuvieron a temperatura y humedad ambiente y se monitorizaron diariamente.

Después de unas cuatro semanas adicionales, las cinco rabaneras habían crecido bien y no se apreciaba diferencia alguna entre las plantas cultivadas en el tiesto forrado y los tiestos sin forrar.

En ese momento, el medio de cultivo que contenía a las plantas se retiró con cuidado de cada tiesto de modo que pudiese examinarse el estado de las raíces y se encontró que había diferencias muy importantes entre el tiesto forrado y los tiestos sin forrar.

En los tiestos sin forrar el medio de cultivo estaba muy húmedo y las raíces de las plantas se habían desarrollado de la forma convencional, de modo que la totalidad del medio de cultivo estaba penetrada por una masa enmarañada de raíces de aspecto capilar. La separación de estas raíces del medio de cultivo era muy difícil, y la mayoría de las raíces finas se dañaban o se desprendían completamente de las plantas.

En los tiestos forrados el medio de cultivo estaba mucho más seco y las raíces se habían desarrollado en una forma marcadamente diferente, de modo que se hicieron visibles de inmediato a modo de estructuras laminares que crecían en estrecha proximidad a la membrana hidrófila, y en contacto directo con ella. Muy pocas raíces penetraban en el cuerpo del medio de cultivo y, por lo tanto, las raíces resultaron muy fáciles de separar del medio de cultivo con muy pocos daños. Fue susceptible de recolección una proporción mucho mayor de raíces del medio de cultivo sin el tamizado y la separación intensivos requeridos en el caso de los tiestos sin forrar.

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Ejemplo 2

Refiriéndonos a las Figuras 3 y 4 (cada una de los cuales muestra un único tiesto para plantas 31), un total de doce tiestos para plantas, hechos de terracota o de plástico, de 60 cm de longitud, 15 cm de anchura, y 15 cm de altura, fueron dotados de ventanas acrílicas 32 en uno de los lados largos, permitiendo que se viesen las raíces 30 según se desarrollaban las plantas cultivadas en ellos. Los tiestos de terracota para plantas permitían que se difundiese con suma rapidez la humedad a través de las paredes del tiesto para plantas, simulando así el efecto de un mayor volumen de suelo alrededor de las plantas en desarrollo, mientras que los tiestos de plástico retenían más la humedad del suelo y así proporcionaban un entorno más favorable al desarrollo. El suelo 33 usado en estos tiestos para plantas era marga arenosa de sasafrás, con un 1% de fertilizante de N-P-K añadido en forma de bolitas y de un contenido de humedad entre el 10% y el 15%. Se prepararon los tiestos y se sembraron plantitas de semillero de maíz, sorgo y alfalfa, como se describe más abajo. Se usaron estas tres plantas porque exhiben una eficacia en la absorción de agua muy diferente unas de otras–siendo el sorgo el más eficaz (o sea, el que usa menor cantidad de agua para cultivar una unidad de biomasa), y siendo la alfalfa la menos eficaz, y estando la eficacia del maíz en el uso de agua en medio de los dos. Se colocaron todos los tiestos en un invernadero en los meses de verano. Las temperaturas del aire registradas en el invernadero estaban típicamente por encima de los 30ºC.

Refiriéndonos a la Figura 3, en cada uno de los experimentos 1, 2, 5, 6, 9 y 10 se colocó aproximadamente 1 cm de profundidad de tierra en la parte inferior del tiesto para plantas. A continuación, se colocó una bolsa-membrana cilíndrica sellada 34 de unos 30 cm de longitud y un área superficial de unos 265 cm^{2}, hecha de una lámina de elastómero de polieteréster de un espesor de unos 50 micrones, de modo que descansaba horizontalmente en la capa de tierra. Cada bolsa-membrana cilíndrica estaba equipada con un trozo de manguera de plástico 35, que salía del tiesto a través de un pequeño orificio 36 taladrado en su lateral, y conectada con una junta estanca (no mostrada) a una botella de agua 37. El tiesto para plantas se rellenó de tierra, de modo que la bolsa-membrana quedó enterrada hasta una profundidad de unos 10 cm bajo el nivel del suelo. Las bolsas se volvían a llenar diariamente con agua desionizada 38, de modo que la única entrada de agua a la tierra de los tiestos era a través de la pared de las bolsas-membrana. Se cultivaron tres semilleros 39, posicionados en los extremos y en la mitad de cada tiesto para plantas, como se muestra en la Figura 3.

Cada uno de los tiestos en los experimentos 3, 4, 7, 8, 11 y 12 se llenó con tierra, y se cultivaron tres plantas de semillero 41, posicionadas en los extremos y en la mitad de los tiestos para plantas, como se muestra en la Figura 4. Las raíces 40 eran observables a través de las ventanas acrílicas. Las plantas se regaban de forma convencional desde arriba con agua desionizada.

Se observó a lo largo del tiempo el patrón de crecimiento de las raíces de los doce experimentos. Los resultados se dan en la Tabla 3. Los resultados muestran claramente que las raíces en los tiestos para plantas regadas mediante una bolsa-membrana hidrófila crecían principalmente alrededor de la superficie de esta bolsa, independientemente de la naturaleza de la planta y del tiesto usado. La forma de las raíces en estos experimentos 1, 2, 5, 6, 9 y 10 era la de una estructura enredada, con algunas raíces bastas y otras finas que seguían la superficie de la bolsa pero sin penetrar en el material de la bolsa.

Por otro lado, las raíces de las plantas regadas de forma convencional crecían de una manera que exploraba todas las regiones del suelo para la absorción del agua y de los nutrientes.

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TABLA 3 Experimentos seleccionados para evaluar la morfología radicular (Ejemplo 2)

6

7

Claims

1. Un método para recogida de materias exudadas desde raíces de plantas, por medio del cultivo de la planta con raíces en un medio de cultivo que está rodeado por una membrana de manera tal que se libera humedad al medio de cultivo desde la membrana mientras que las materias exudadas desde las raíces de plantas quedan retenidas dentro del medio de cultivo por la membrana, retirando el medio de cultivo y recuperando las materias exudadas desde el medio de cultivo, donde la membrana es una membrana porosa hidrófoba o una membrana no porosa hidrófila.

2. Un método según la reivindicación 1, donde la membrana es una membrana hidrófila no porosa.

3. Un método según la reivindicación 2, donde la membrana hidrófila comprende un polímero seleccionado de elastómeros de copolieteréster, poliamidas poliéter en bloque, poliéter uretanos, homopolímeros o copolímeros de alcohol polivinílico o mezclas de los mismos.

4. Un método según la reivindicación 3, donde la membrana hidrófila comprende uno o mas elastómeros de copolieteréster con una multiplicidad de unidades de éster de cadena larga recurrentes y unidades de éster de cadena corta unidas completamente mediante enlaces de éster, en donde las unidades de éster de cadena larga están representados por la fórmula:

8

9

donde:

\quad: G es un radical divalente que queda tras la eliminación de los grupos hidroxil terminales de un poli(alkileno óxido)glicol con un número media de peso molecular de unos 400-4000;

\quad: R es un radical divalente que queda tras la eliminación de los grupos carboxil de un ácido dicarboxílico con un peso molecular inferior a 300;

\quad: D es un radical divalente que queda tras la eliminación de los grupos hidroxil de un diol con un peso molecular inferior a aproximadamente 250;

\quad: el copoliesteréster contiene del 0 al 68 porcentual en peso basado en el peso total de los grupos de grupos de copolieteréster y óxido de etileno incorporados en las unidades de éster de cadena larga del copolieteréster, y

\quad: el copolieteréster contiene entre aproximadamente el 25 y el 80 por ciento en peso de unidades de éster de cadena corta.

5. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde la citada materia exudada comprende un producto o sustancia química alelopática.