Debido a las restricciones legales, durante décadas no se llevó a cabo ninguna investigación sobre el cannabis y, por lo tanto, carecemos de información básica con base científica sobre todos los aspectos del cannabis, desde la ciencia de las plantas hasta el cultivo y la medicina. Con los recientes cambios en la normativa y la mayor capacidad para investigar todos los aspectos del cannabis, una pregunta fundamental que había que responder primero era cómo cultivar una planta de cannabis para obtener el mejor rendimiento y la mejor calidad, y cómo hacerlo con fines de investigación, cuando nadie se pone realmente de acuerdo sobre cuáles son las condiciones de cultivo estándar. Para investigar los cannabinoides, los terpenos y las respuestas al estrés, había que estudiar un punto de partida básico: los minerales, o NPK, más exactamente.
"Lo primero que tuvimos que preguntarnos fue cómo debíamos cultivar el cannabis para la investigación", explica la profesora Nirit Bernstein, jefa del laboratorio de fisiología y agronomía del cannabis del Instituto Volcani de Israel. "Como durante décadas no se investigó el cannabis debido a su estatus legal, no había información científica sólida sobre las condiciones óptimas de cultivo de la planta. Obviamente, esta información es esencial para que los productores consigan un rendimiento óptimo en calidad y cantidad. Y sin saber cómo cultivar plantas prósperas y vigorosas también es imposible realizar estudios de investigación y hacer descubrimientos generalizados fiables".
Para obtener esta información, Nirit está evaluando la respuesta de la planta de cannabis ante factores clave que afectan su crecimiento y funcionamiento, empezando por la nutrición mineral. Cada nutriente mineral se prueba en cinco concentraciones, desde un nivel claramente deficiente a otro claramente excesivo. "Queríamos ver la respuesta de la planta ante una amplia gama de concentraciones de minerales", explica Nirit. "Desde una concentración deficiente hasta un nivel de alta toxicidad, para identificar cuál es realmente el óptimo, no lo que suponemos que es".
© Nirit Bernstein
Nitrógeno, fósforo y potasio
Ese enfoque ya había dado resultados para N, P y K. En los tres casos, las mayores concentraciones de cannabinoides y terpenos aparecían sorprendentemente cuando las plantas eran deficientes. "Bajo deficiencia de N, P o K, las plantas eran pequeñas, amarillentas y claramente estresadas", dice. "Obviamente, nadie va a cultivar comercialmente plantas estresadas tan pequeñas que producen un rendimiento muy bajo, aunque químicamente, estas plantas produzcan las mayores concentraciones de metabolitos secundarios".
Nirit y su equipo se quedaron realmente sorprendidos cuando vieron los resultados. Al principio, pueden parecer contraintuitivos, pero Nirit ha avanzado una hipótesis que actualmente está investigando. El nitrógeno ofreció la explicación más clara. "Cuando no hay suficiente nitrógeno, la planta no puede producir compuestos que lo contengan, como proteínas o ADN, por lo que el crecimiento se detiene", explica Bernstein. "Pero la fotosíntesis no se detiene al mismo ritmo. Así que la planta sigue produciendo carbohidratos y energía que no puede utilizar para crecer". Así que planteó la hipótesis de que, en estas condiciones, esta energía se utiliza para producir compuestos que no contienen nitrógeno, como los cannabinoides y los terpenos. Los estudios metabólicos de su laboratorio demostraron efectivamente a dónde va a parar ese exceso de energía. "Vimos que la deficiencia de nitrógeno efectivamente desencadena un cambio metabólico hacia la producción de compuestos que no contienen nitrógeno, como los cannabinoides y los terpenos".
El magnesio entra en liza
Pero los NPK no son los únicos nutrientes minerales que las plantas, incluido el cannabis, necesitan para crecer y funcionar de forma óptima. Puede parecer un ejercicio de poder intelectual, fijarse en cada minúsculo detalle de un objeto que muchos afirman conocer ya. Pero no se pueden fabricar productos medicinales y basarse en pruebas anecdóticas. Nirit asumió la tarea de crear las bases de la ciencia de las plantas de cannabis necesarias para el desarrollo de esquemas de cultivo óptimos, y sus investigaciones no podían detenerse en el NPK, cuando otros cultivos han recibido el tratamiento académico completo, por así decirlo. Junto con su estudiante de máster Dalit Morad, Nirit estudió la respuesta de las plantas a otro importante macronutriente vegetal: el magnesio. Los resultados de este estudio se han publicado recientemente y pueden leerse aquí.
"Cuando pasamos al magnesio, esperábamos algo similar a lo que vimos con el NPK", dice Nirit. "Pero vimos lo contrario. La mayor concentración de cannabinoides y terpenos se producía cuando las plantas recibían una concentración suficiente de Mg, y el crecimiento y la función de la planta eran óptimos. Y bajo deficiencia de magnesio, las concentraciones de cannabinoides y de terpenos descendieron bruscamente. No se produjo ningún aumento en la producción de metabolitos secundarios relacionado con la deficiencia y el estrés".
Los resultados afectan a la base misma de la fisiología vegetal. El magnesio es necesario para la formación de clorofila, la biosíntesis de pigmentos fotosintéticos, el metabolismo energético, la síntesis de ácidos nucleicos y el transporte de carbohidratos. "El magnesio interviene en muchas funciones clave de las plantas", explica. "Por eso, no es de extrañar que cuando el magnesio es deficiente, el crecimiento, la función y la actividad metabólica de las plantas disminuyan".
© Nirit Bernstein Aspecto de las plantas (fila superior A-E), inflorescencia (segunda fila F-J), hojas jóvenes-maduras (tercera fila K-O) y raíces (fila inferior P-T) bajo suministro creciente de Mg. Las plantas fueron cultivadas bajo 2, 20, 35, 70, 140 mg L-1 Mg. Las imágenes de las hojas jóvenes corresponden a la hoja más joven, completamente desarrollada en el tallo principal. Las imágenes de hojas, inflorescencias y plantas enteras se tomaron 45 días después del inicio de los tratamientos de fertirrigación con Mg. Las imágenes de las raíces se tomaron 59 días después del inicio de los tratamientos de fertirrigación con Mg.
Búsqueda de la concentración óptima
El rango experimental fue intencionadamente extremo. Se probaron concentraciones de magnesio desde 2 ppm hasta 140 ppm. "Dos ppm es ridículamente bajo", dice. "Y 140 ppm es muy alto. Nuestro objetivo era identificar tanto los niveles de deficiencia como los de toxicidad para determinar con claridad el rango óptimo de magnesio para el cannabis." Lo consiguieron, pero no exactamente donde esperaban.
A 2 ppm, las plantas sufrían de deficiencia de magnesio, eran pequeñas y amarillentas, con una función fisiológica y un rendimiento reducidos. "A unas 140 ppm, las plantas también sufrían", explica. "de toxicidad por magnesio, pero la producción de cannabinoides y terpenos no se vio perjudicada". "Lo que descubrimos es que 35 ppm está en el rango óptimo. Ahí es donde vemos la mayor producción de biomasa vegetal, y también los mayores niveles de cannabinoides y terpenos".
Dos tratamientos cercanos al nivel óptimo, 20 ppm y 70 ppm, ya mostraban una función reducida de la planta. "Esos ya están dentro de los niveles de deficiencia y toxicidad", señala. "Y si se reduce o aumenta más la concentración, la situación no hace más que empeorar".
Casi de forma natural, sin embargo, surge una pregunta: ¿por qué la planta no reacciona a la deficiencia de magnesio como lo hace al NPK? "La biosíntesis de los cannabinoides parte del ácido cannabigerólico (CBGA), que depende del difosfato de geranilo, un precursor compartido con la producción de terpenos. El magnesio es necesario para la formación de geranil-difosfato, así como para la activación de enzimas clave en la vía de biosíntesis de cannabinoides y terpenos", señala Nirit. "Si la planta no tiene suficiente magnesio, no puede producir suficientes de estos precursores. Así que la producción de terpenos y cannabinoides disminuye". En otras palabras, la deficiencia de magnesio bloquea directamente el metabolismo de la planta.
Hay una advertencia importante: el tiempo. "Si empiezas con plantas madre que se cultivaron con un suministro suficiente de fertilizantes, los clones ya contienen magnesio", dice. En experimentos en los que se cultivaron plantas con suficiente magnesio durante el crecimiento vegetativo y solo se pasó a condiciones deficientes durante la floración, las plantas produjeron inicialmente mucha biomasa. "Están utilizando las reservas de magnesio", explica. "Pero una vez que esas reservas se agotan, aparecen los problemas". Esta respuesta tardía explica por qué los problemas de magnesio suelen aparecer al final del ciclo, cuando las opciones de corrección son limitadas.
En el mundo académico, las generalizaciones suelen considerarse problemáticas, y Nirit también se muestra prudente. "Lo que esto demuestra realmente es que el impacto de las deficiencias minerales no es el mismo para todos los nutrientes minerales", afirma. "Las respuestas son específicas de cada mineral, y no una respuesta general a la deficiencia-estrés". Mientras que las concentraciones de cannabinoides aumentan con las deficiencias de nitrógeno, fósforo y potasio, se reducen con la de magnesio. Lo que me hace feliz de estos experimentos es que ya no estamos adivinando. Ahora sabemos cuáles son las concentraciones óptimas de muchos macro y micronutrientes.
Main source: link.springer.com/article/10.1186/s42238-025-00358-9
Fuentes adicionales: doi:10.3390/agronomy12051242; doi:10.3389/fpls.2021.657323; doi:10.1016/j.indcrop.2021.113516.
Para más información:
Instituto Volcani
[email protected]
agri.gov.il
