Los metales pesados y la agricultura sostenible en el cultivo del tomate (Solanum lycopersicon L.)

Introducción

La Agricultura Sostenible constituye una nueva
concepción basada en conceptos agroecológicos,
siendo el ecosistema la base fundamental del estudio (Leyva,
2007).

En el medio agrícola, en particular en el suelo,
el contenido de metales pesados debería ser
únicamente función de la composición del
material original y de los procesos edafogenéticos que dan
lugar al suelo (Henning et al., 2001 y Reynaldo et
al., 2002). Concentraciones altas de estos metales,
incluidos los esenciales para el crecimiento y desarrollo de las
plantas, ejercen efectos tóxicos en sus rutas
metabólicas, ya que ellos pueden bloquear grupos
funcionales de moléculas importantes, sustituir iones
esenciales de sitios celulares, desnaturalizar o inactivar
enzimas y afectar la integridad de las membranas de
células y orgánulos (Bagjuz y Hayat,
2009).

En la actualidad se realizan numerosos estudios en el
cultivo del tomate (Solanum Lycopersicon L.) debido a
que es la hortaliza más difundida en todo el mundo, la de
mayor valor económico y su consumo se incrementa debido a
su contenido en licopeno (posee actividades antioxidantes) y a la
necesidad de investigar su uso potencial concerniente a la salud
y el medio ambiente (Opeolu et al., 2010).

Por todo esto los estudios moleculares encaminados a
conocer la expresión de enzimas y proteínas
relacionadas con el estrés oxidativo en plantas reviste
una gran importancia en nuestros días contribuyendo a
alcanzar un mayor conocimiento de los efectos de los metales
pesados, específicamente el plomo, en el cultivo del
tomate (S lycopersicon).

DESARROLLO

Características de la agricultura
ecológica

En el momento histórico actual de la humanidad
donde las mayores riquezas la poseen pocos países, existe
una gran diferencia entre una minoría que disfruta las
condiciones necesarias para su existencia y una mayoría de
la población que no goza al menos de las condiciones
mínimas para su existencia, se hace necesaria la
búsqueda de un nuevo modelo paradigmático
científico-tecnológico que se encuentre guiada por
el diálogo de los saberes, la Agroecología surge
como una posibilidad para suplir las necesidades esenciales a los
modelos agrícolas capitalista mundial (Aguilar,
2007).

La Agroecología se perfila como un nuevo
paradigma productivo en una constelación de ciencias,
técnicas y prácticas para la producción
ecológicamente sustentable dentro del campo rural. La
Agroecología plantea alternativas a las prácticas
depredadoras impuestas por la mal llamada "Revolución
Verde" creando así una agricultura capitalista y
violentando a la tierra madre que ha sido forjada a rendir sus
frutos para alimentar algunos pocos (Vegas, 2010).

La Agroecología es la tierra del nuevo campo
donde se sembraran las nuevas semillas que se enraíce el
conocimiento transformador y la tierra sea el crisol donde se
amalgame las diferentes dimensiones del saber y conocimientos,
ciencias, tecnologías y prácticas, artes y oficios
en la forja de este nuevo paradigma productivo (Vegas,
2010).

La agricultura ecológica es una forma de
producción sostenible que incluye las siguientes
características: evita o excluye el uso de insumos
externos de síntesis química, se basa en una
planificación a largo plazo del manejo del suelo, incluye
un plan de rotación balanceada de cultivos,
incorporación de materia orgánica (rastrojos y
estiércoles), utilización de cultivos de cobertura
y abonos verdes, adecuadas prácticas de labranza y
conservación de suelos y agua, control biológico de
plagas, utiliza recursos propios de la finca, recicla nutrientes,
diversifica la producción y conserva el medio ambiente
(Aguilar, 2007).

Podríamos definir entonces a la agricultura
ecológica como el sistema de producción que integra
aspectos agronómicos, económicos, ecológicos
y sociales; en donde se utilizan insumos agrícolas
naturales, se mantienen la diversidad vegetal y animal,
así como la fertilidad y salud del suelo, promueve la
conservación de la Biota y se minimiza el impacto
ambiental. La agricultura ecológica no es solamente la
sustitución de insumos de síntesis química
por insumos naturales, se trata de implementar todo un sistema de
manejo completo de la finca, que incluye prácticas de
laboreo, rotación de cultivos, diversificación,
manejo del agua y protección de la vida silvestre (Begum,
2010).

• Objetivos básicos de la agricultura
  ecológica

Según la Federación Internacional de
Movimientos de Agricultura Orgánica (IFOAM) se resumen
en:

• Producir alimentos de alta calidad nutritiva y en
  suficiente cantidad.

• Trabajar con los ecosistemas en lugar de querer
  dominarlos.

• Fomentar los ciclos bióticos dentro del
  sistema agrícola que comprende microorganismos, fauna
  y flora del suelo, las plantas y los animales.

• Mantener y aumentar a largo plazo la fertilidad de
  los suelos.

• Empleo de los recursos renovables locales en los
  sistemas agrícolas.

• Reciclaje de nutrientes minerales y materia
  orgánica.

• Mantener la diversidad genética del sistema
  agrícola y de su entorno, incluyendo protección
  de hábitat de plantas y animales
  silvestres.

• Proporcionar a las especies animales las condiciones
  de vida que les permitan realizar su comportamiento
  innato.

• Lograr con las prácticas desarrolladas en el
  proceso productivo, un ingreso económico familiar y
  comunal satisfactorio.

Teniendo en cuenta algunos de los principios de la
agricultura ecológica como por ejemplo mantener la
diversidad vegetal y animal, la fertilidad y salud del suelo,
promover la conservación de la Biota y minimizar el
impacto ambiental es importante destacar el impacto que
están teniendo los metales pesados en la agricultura
mundial.

La contaminación de los suelos por metales
pesados se ha incrementado en las últimas décadas,
según Begum, (2010) debido a muchos factores como por
ejemplo actividades industriales, materiales enriquecidos con
metales incluyendo fertilizantes químicos, lodo de aguas
albañales y aguas de desecho.

Los metales pesados y
el medio ambiente

• Contaminación Ambiental

Según datos obtenidos de la Guía sobre
Contaminación Ambiental (2006-2009), se denomina
contaminación ambiental a la presencia en el ambiente de
cualquier agente (físico, químico o
biológico) o bien de una combinación de varios
agentes en lugares, formas y concentraciones tales que sean o
puedan ser nocivos para la salud, la seguridad o para el
bienestar de la población, o bien, que puedan ser
perjudiciales para la vida vegetal o animal, o impidan el uso
normal de las propiedades y lugares de recreación y goce
de los mismos. La contaminación ambiental es
también la incorporación a los cuerpos receptores
de sustancias sólidas, liquidas o gaseosas, o mezclas de
ellas, siempre que alteren desfavorablemente las condiciones
naturales del mismo, o que puedan afectar la salud, la higiene o
el bienestar del público (Begum, 2010).

Las fuentes que generan contaminación de origen
antropogénico más importante son: Industriales
(frigoríficos, mataderos y curtiembres, actividad minera y
petrolera), Comerciales (envolturas y empaques), Agrícolas
(agroquímicos), Domiciliarias (envases, pañales,
restos de jardinería) y Fuentes Móviles (gases de
combustión de vehículos). Como fuente de
emisión se entiende el origen físico o
geográfico donde se produce una liberación
contaminante al ambiente, ya sea al aire, al agua o al suelo.
Tradicionalmente el medio ambiente se ha dividido, para su
estudio y su interpretación, en esos tres componentes que
son: aire, agua y suelo; sin embargo, esta división es
meramente teórica, ya que la mayoría de los
contaminantes interactúan con más de uno de los
elementos del ambiente (Aguilar, 2007).

• Tipos de contaminación
  ambiental:

Contaminación del agua: es la
incorporación al agua de materias extrañas, como
microorganismos, productos químicos, residuos
industriales, y de otros tipos o aguas residuales. Estas materias
deterioran la calidad del agua y la hacen inútil para los
usos pretendidos (Aguilar, 2007).

Contaminación del suelo: es la
incorporación al suelo de materias extrañas, como
basura, desechos tóxicos, productos químicos, y
desechos industriales. La contaminación del suelo produce
un desequilibrio físico, químico y biológico
que afecta negativamente las plantas, animal y humano (Aguilar,
2007).

Contaminación del aire: es la adición
dañina a la atmósfera de gases tóxicos, CO,
u otros que afectan el normal desarrollo de plantas, animales y
que afectan negativamente la salud de los humanos (Aguilar,
2007).

• Contaminación ambiental según el
  contaminante (Nieto, 2002):

Contaminación química: Refiere a
cualquiera de las comentadas en los apartados anteriores, en las
que un determinado compuesto químico se introduce en el
medio.

Contaminación radiactiva: Es aquella derivada de
la dispersión de materiales radiactivos, como el uranio
enriquecido, usados en instalaciones médicas o de
investigación, reactores nucleares de centrales
energéticas, munición blindada con metal aleado con
uranio, submarinos, satélites artificiales, etc., y que se
produce por un accidente (como el accidente de Chernóbil),
por el uso ó por la disposición final deliberada de
los residuos radiactivos.

Contaminación térmica: Refiere a la
emisión de fluidos a elevada temperatura; se puede
producir en cursos de agua. El incremento de la temperatura del
medio disminuye la solubilidad del oxígeno en el
agua.

Contaminación Acústica: es la
contaminación debida al ruido provocado por las
actividades industriales, sociales y del transporte, que puede
provocar malestar, irritabilidad, insomnio, sordera parcial,
etc.

Contaminación Electromagnética: es la
producida por las radiaciones del espectro
electromagnético que afectan a los equipos
electrónicos y a los seres vivos.

Contaminación Lumínica: refiere al brillo
o resplandor de luz en el cielo nocturno producido por la
reflexión y la difusión de la luz artificial en los
gases y en las partículas del aire por el uso de
luminarias ó excesos de iluminación, así
como la intrusión de luz o de determinadas longitudes de
onda del espectro en lugares no deseados.

Contaminación Visual: se produce generalmente por
instalaciones industriales, edificios e infraestructuras que
deterioran la estética del medio.

Contaminación Industrial: La apertura de
galerías mineras que favorecen las infiltraciones de sal
potasa, por ejemplo, en el terreno; los gases tóxicos que
se disuelven en el agua de las precipitaciones y la potencial
ruptura accidental de las canalizaciones de las industrias de
transformación; los vertidos de aguas con metales pesados,
cadmio, plomo, arsénico y compuestos orgánicos de
síntesis; el almacenamiento deficiente de productos
químicos; los gases de los escapes y aceites en la
carretera de los transportes; la polución térmica
por agua caliente de las centrales nucleares; el arrojo de
desperdicios en el mar de los buques.

Las concentraciones anómalas de metales pesados
en los suelos pueden deberse básicamente a dos tipos de
factores: causas naturales y causas antropogénicas. Las
causas naturales pueden ser entre otras, actividad
volcánica, procesos de formación de suelos,
meteoros, erosión de rocas, terremotos, tsunamis, etc. Las
causas antropogénicas pueden ser la minería, la
combustión de carburantes fósiles, la industria a
través de los vertidos, emisiones, residuos
(incineración, depósito), como algunos pesticidas y
fertilizantes, etc. (Enciclopedia Visual de la Ecología,
1996).

Numerosos estudios han abordado esta cuestión,
existiendo unanimidad entre la comunidad científica
respecto al carácter tóxico de los Metales Pesados
para los seres vivos. Afectan a las cadenas alimenticias,
provocando un efecto de bioacumulación entre los
organismos de la cadena trófica. Ello es debido a la alta
persistencia de los metales pesados en el entorno, al no tener la
mayoría de éstos, una función
biológica definida. Bastante conocido es el caso en el que
se incorporan a la cadena alimenticia a través de los
organismos filtrantes presentes en los sedimentos marinos,
habiéndose observado en ciertas especies un factor de
bioconcentración (cociente entre la concentración
del metal contaminante en el organismo vivo y en el agua
circundante) de 291.500 para Fe y Pb, 200.000 para Cr o 2.260.000
para Cd (Chicón, 2003).

En la actualidad la mayoría de las actividades
industriales son consideradas como "actividades potencialmente
contaminantes de los suelos", entendiéndose como tal,
aquel suelo que ha variado sus características originales
por el desarrollo de la actividad humana y cuya nueva naturaleza
puede ocasionar riesgos inaceptables para la salud humana o los
ecosistemas (Anónimo 2, 2003; Anónimo 6, 2003).
Henk de Zeeuw (2000), considera que las principales causas de la
contaminación del suelo con metales pesados (plomo,
cadmio, cromo, zinc, cobre, níquel, mercurio, manganeso,
selenio y arsénico, entre otros) son el riego con agua de
cauces y aguas residuales contaminadas por la industria, la
aplicación de residuos sólidos contaminados y el
uso de antiguos terrenos industriales contaminados por los
vertidos de aceite y desechos industriales.

Las mayores fuentes industriales de metales incluyen
fábricas de hierro y acero que emiten metales asociados
con las minas de hierro, como el níquel. Las
fábricas de baterías, pueden emitir cantidades
considerables de plomo. Los metales asociados con áreas
altamente industrializadas, incluyen arsénico, cadmio,
cromo, hierro, níquel, plomo, zinc y mercurio
(Nerín, 2004).

Otra fuente considerable de metales pesados son los
residuos domésticos, aproximadamente el 10 % de la basura
está compuesta de metales. Uno de los problemas más
serios de las sociedades modernas es cómo deshacerse de
este volumen de basuras. Las dos alternativas son enterrar o
incinerar. El enterramiento puede contaminar las aguas
subterráneas, mientras que la incineración puede
contaminar la atmósfera al liberar algunos de los metales
volátiles (Santillana, 1999).

Algunos autores como Chicón (2003); Lenntech
(2004) y Nerín (2004), plantean que la procedencia de los
metales pesados puede ser variada, asociando las fuentes de
contaminación a pequeñas industrias establecidas en
zonas urbanas o en polígonos industriales carentes de
plantas de tratamiento, a talleres de automóviles, al
pequeño y mediano comercio, al baldeo y limpieza de calles
o a las de tipo propiamente doméstico y al transporte,
como lo demuestran los suelos contaminados en los alrededores de
las carreteras.

Según Lenntech (2004) los metales pesados tienen
diversos efectos en el ambiente:

Cadmio

El Cadmio deriva sus características
toxicológicas de su semejanza química con el cinc
que es un microelemento esencial para las plantas, los animales y
los seres humanos.

El cadmio es biopersistente y, una vez que es absorbido
por un organismo, sigue siendo residente por muchos años
(décadas del excedente para los seres humanos) aunque se
excreta eventualmente. En seres humanos, la exposición a
largo plazo se asocia a la disfunción renal, puede
conducir a la enfermedad obstructora del pulmón y se ha
ligado al cáncer de pulmón, aunque los datos
referentes al último son difíciles de interpretar
debido a los diferentes factores que originan el cáncer.
El cadmio puede también producir efectos en el tejido
óseo (osteomalacia, osteoporosis) en seres humanos y los
animales.

Cromo

El cromo se utiliza en la elaboración del
cemento, aleaciones del metal y los pigmentos para las pinturas,
el papel, el caucho, y otros materiales. La exposición
baja a los efectos del metal puede irritar la piel y causar la
ulceración. A largo plazo puede causar daños en el
riñón y en el hígado, en el sistema
circulatorio y el tejido fino nervioso. El cromo se acumula a
menudo en la vida acuática, agregando el peligro de comer
los pescados que pudieron haber sido expuestos a los altos
niveles del cromo.

Cobre

El cobre es una sustancia esencial a la vida humana,
pero en altas dosis puede causar anemia, daños en el
hígado y en el riñón, y la irritación
del estómago e intestino. El cobre aparece normalmente en
agua potable de las tuberías de cobre, tambien como uno de
los añadidos diseñados para controlar el
crecimiento de algas.

Mercurio

Es una sustancia tóxica que no se le conoce
ninguna función en los organismos vivos, ya sea
bioquímica o fisiológica. El envenenamiento
inorgánico del mercurio se asocia a los temblores,
gingivitis y/o cambios psicológicos de menor importancia;
puede causar daños el cerebro y el sistema nervioso
central, mientras que la exposición fetal y postnatal ha
dado lugar al aborto, a la malformación congénita y
a los cambios del desarrollo en niños
jóvenes.

Níquel

Las cantidades pequeñas de níquel son
necesitadas por el organismo humano para producir los
glóbulos rojos, sin embargo, en cantidades excesivas,
pueden llegar a ser sumamente tóxico. La
sobreexposición al níquel a corto plazo no se sabe
que pueda causar problemas de salud, pero la exposición a
largo plazo puede afectar el peso corporal, daño al
corazón y al hígado, y la irritación de la
piel.

Plomo

La exposición de los seres humanos al plomo puede
dar lugar a una amplia gama de efectos biológicos
dependiendo del nivel y la duración de la
exposición. Los diferentes efectos ocurren sobre una
amplia gama de dosis, el feto que se convierte en infante es
más sensible a estos daños que el adulto. Los altos
niveles de la exposición pueden dar lugar a efectos
bioquímicos tóxicos en los seres humanos que
alternadamente causan problemas en la síntesis de la
hemoglobina, de efectos sobre los riñones, del aparato
gastrointestinal, del sistema reproductivo, y daños agudos
o crónicos al sistema nervioso.

El plomo en el ambiente proviene de fuentes naturales y
antropogénicas. La exposición puede ocurrir a
través del agua potable, del alimento, del aire, del suelo
y del polvo de la vieja pintura que contiene plomo. La
población adulta no fumadora tiene como principal fuente
de exposición el alimento y agua. El alimento, el aire, el
agua y polvo/tierra son los caminos potenciales principales de la
exposición de los infantes y los niños
jóvenes. Para los infantes hasta 4 o 5 meses de la edad,
el aire, las fórmulas de la leche y el agua son las
fuentes significativas (Herawati et al., 2000). El plomo
está entre los metales no ferrosos reciclados y su
producción secundaria por lo tanto ha crecido
constantemente a pesar de que los precios del plomo declinaban.
Sus características físicas y químicas se
aplican en las industrias de la fabricación, de la
construcción y de productos químicos. Es
fácilmente maleable y dúctil y posee una gran
variedad de usos: baterías, añadidos de la
gasolina, aleaciones, pigmentos, forros para cables y municiones
(Cui et al., 2004).

El plomo no es un elemento esencial en los procesos
metabólicos de las plantas o los animales, y puede
además acumularse hasta niveles tóxicos o letales
para los organismos (Valls y Lorenzo, 2002).

Este metal varía en los horizontes superficiales
del suelo en un rango de 3 a 189 mg.Kg1, mientras que los valores
medios para tipos de suelos varían entre 10-67 mg.Kg-1 con
un promedio de 32 mg.Kg-1. Se han informado valores altos de Pb
(sobre 100 mg.Kg-1) para suelos de Dinamarca, Japón, Gran
Bretaña e Irlanda, los que probablemente reflejan el
impacto de la contaminación. Davies (1997)
estableció que el límite superior para el contenido
de Pb de un suelo normal podría ser 70 mg.Kg-1.

La solubilidad de Pb puede disminuir mediante el
encalado. En condiciones alcalinas el plomo precipita como
hidróxido, fosfato o carbonato y también se
promueve la formación de complejos orgánicos
estables de Pb. La acidez creciente del suelo puede aumentar la
solubilidad de Pb, pero su movilización generalmente es
más lenta que su acumulación en las capas de suelo
ricas en materia orgánica. La localización del Pb
cerca de la superficie del suelo, se relaciona principalmente con
la acumulación superficial de materia orgánica
(Laperche et al. 1997).

En suelos contaminados con plomo, este se encuentra
comúnmente asociado a cadmio (Cd) y cinc (Zn)
(Hettiarachchi y Pierzy, 2002). La barrera suelo-planta limita la
transmisión de Pb a la cadena alimenticia, ya sea por
procesos de inmovilización química en el suelo
(Laperche et al. 1997) o limitando el crecimiento de las
plantas antes de que el Pb absorbido alcance niveles que puedan
ser dañinos para el ser humano. La absorción y
traslocación del plomo por depositación
atmosférica en las hojas puede llegar a ser un 73-95% del
su contenido total en plantas de hojas (espinacas) y cereales
(Kabata-Pendias, 2000).

En la tabla 1 se puede observar algunos rangos y partes
de plantas en que el plomo puede acumularse según
Kabata-Pendias (2000).

Tabla 1: Rangos y contenido medio de Pb en
diferentes cultivos.

• Los metales pesados y los
  Cultivos

Las plantas han desarrollado mecanismos altamente
específicos para absorber, traslocar y acumular
nutrientes, sin embargo algunos metales y metaloides no
esenciales para los vegetales son absorbidos, traslocados y
acumulados en la planta debido a que presentan un comportamiento
electroquímico similar a los elementos nutritivos
requeridos (Lasat, 2000).

La absorción de metales pesados por las plantas
es generalmente el primer paso de su entrada en la cadena
alimentaria. Después de la absorción por los
vegetales los metales pesados están disponibles para los
herbívoros y humanos directamente o a través de la
cadena alimentaria (John y Leventhal, 1995).

Otro mecanismo de ingreso de sustancias potencialmente
tóxicas a las plantas, como los metales pesados, es
mediante la absorción foliar. La disponibilidad a
través de las hojas de algunos elementos trazas
provenientes de fuentes aéreas puede tener un impacto
significativo en la contaminación de las plantas y
también es de particular importancia en la
aplicación de fertilizantes foliares. La absorción
foliar es medida por una fase de penetración cuticular y
un mecanismo de carácter metabólico que considera
la acumulación de los elementos contra un gradiente de
concentración (Kabata y Pendias, 2000).

Las especies vegetales, incluidos algunos cultivos,
tienen la capacidad de acumular metales en sus tejidos. Las
plantas capaces de absorber y acumular metales pesados por sobre
lo establecido como normal para otras especies en los mismos
suelos se llaman hiperacumuladoras y se encuentran principalmente
en suelos que son ricos en estos elementos por condiciones
geoquímicas naturales o por contaminación
antropogénica. Las plantas hiperacumuladoras generalmente
tienen poca biomasa debido a que ellas emplean más
energía en los mecanismos necesarios para adaptarse a las
altas concentraciones de metales en sus tejidos (Kabata y
Pendias, 2000).

Los metales pesados no afectan el
crecimiento de las plantas por una disminución
significativa del potencial osmótico del sustrato, sino
por su propia toxicidad. Un exceso de metales pesados o de sus
quelatos solubles puede provocar una serie de alteraciones
bioquímicas y fisiológicas (Cuevas y Walter
2004).

Una de las plantas considerada como
hiperacumuladora pero que a la vez es la hortaliza más
difundida en todo el mundo y la de mayor valor económico
es el tomate (S. lycopersicon).

El cultivo del
tomate

El tomate (Solanum lycopersicon L.) es
originario de la región geográfica que actualmente
ocupa Perú, Ecuador y Bolivia, en los Andes de
Suramérica. El hábitat natural de esta especie es
una estrecha franja costera que se extiende desde el Ecuador
(0º latitud) hasta el norte de Chile (30º latitud sur)
y entre el Pacífico y los Andes y hasta altitudes de 2000
metros sobre el nivel del mar e incluye a las islas
Galápagos (Nuez, 1995).

En Cuba sus frutos gozan de gran aceptación en la
población, ya sea para ser consumidos frescos o como
condimentos (Álvarez et al., 2003 Castellanos y
Muñoz, 2003; y Peralta et al., 2005) y constituye
la principal hortaliza, tanto por el área que ocupa (71%)
como por el nivel de producción que se obtiene (517 000 T)
(FAOSTAT, 2010).

Sin embargo, su cultivo se limita generalmente a los
meses de invierno (septiembre-diciembre) debido a los bajos
rendimientos y calidad de los frutos que se presentan en periodos
no óptimos, lo cual es atribuido fundamentalmente a los
efectos negativos que producen las altas temperaturas y humedad
relativa sobre la fructificación, unido a la incidencia de
plagas y enfermedades que se presentan de forma más
intensa en esta época del año (Chamorro, 1995).
Debe tenerse en cuenta que el desarrollo de la planta depende de
la variedad, la nutrición y el suministro de agua, entre
otros factores (González, 1997).

• Composición nutricional.

El fruto del tomate está compuesto por un 94 % de
agua; 1.1 g de proteínas; 0.2 g de grasas; 4.7 g de
hidratos de carbono y su valor energético es de 22-24
calorías por 100 g de producto (Ruano y Sánchez,
2003).

Este cultivo encierra en sus rojas carnes todos los
nutrientes esenciales. Es también un auténtico
fármaco de huerta, carente de efectos secundarios y riesgo
de sobredosis que ayuda al organismo en muchas de sus funciones
vitales (Díaz y Nuez, 2008).

Es rico en vitaminas C y A (carotenoides), lo que le
convierte en un protector de lujo frente a los primeros rayos del
sol. Además, contiene vitaminas del grupo B, K y E y
también atesora una buena colección de minerales,
en especial hierro, fósforo, calcio, manganeso, magnesio,
cobre, potasio, zinc y sodio (Díaz y Nuez,
2008).

Otro de sus atributos son los carotenoides no
provitamínicos, como el licopeno. Esta sustancia,
responsable de su peculiar color, tiene propiedades antioxidantes
y protege frente a numerosos tipos de cáncer
(estómago, vejiga, pulmón, próstata, colon,
mama, esófago, páncreas) y previene la
arterioesclerosis (Díaz y Nuez, 2008). .

La presencia del glutatión, un tripéptido
compuesto de glicina, cisteína y ácido
glutámico, le confiere un poder antioxidante intracelular.
Este ingrediente favorece también la depuración de
productos tóxicos e impide la acumulación de
metales pesados, como el plomo (Díaz y Nuez,
2008).

Otro de sus componentes estrella son los flavonoides. Se
trata de unos pigmentos fenólicos que toman parte en el
mantenimiento de la integridad de la pared celular,
haciéndola menos frágil y permeable (Díaz y
Nuez, 2008).

• Exigencias climáticas y
  edafológicas para el cultivo del
  tomate.

En Cuba, el tomate se puede cultivar durante todo el
año pero la época óptima para la siembra
está comprendida entre el 15 de septiembre y el 20 de
diciembre (Recaredo, 2005).

Existen variedades que se pueden cultivar durante la
época de verano pero se obtienen bajos rendimientos por
problemas de adaptación a los factores ambientales,
principalmente la temperatura, luz y humedad. La
interacción de estos factores es de gran importancia ya
que determinan el comportamiento de las plantas (Boza,
1991).

• Importancia económica y
  distribución geográfica

El tomate es la hortaliza más difundida en todo
el mundo y la de mayor valor económico. Su demanda aumenta
continuamente y con ella su cultivo, producción y
comercio. El incremento anual de la producción en los
últimos años se debe principalmente al aumento en
el rendimiento y en menor proporción al aumento de la
superficie cultivada (Recaredo, 2005).

El tomate en fresco se consume principalmente en
ensaladas, cocido o frito. En mucha menor escala se utiliza como
encurtido (Recaredo, 2005).

Características genéticas de
la planta de tomate (S. lycopersicon) y mejoramiento
genético del cultivo en Cuba

Las especies silvestres de tomate se diferencian entre
sí por su modo de reproducción. Así, hay
especies autoincompatibles (AI), es decir que pese a ser
hermafroditas no producen semillas cuando son polinizadas con su
propio polen y, por lo tanto, son alógamas. Por otro lado,
hay especies que usualmente se autopolinizan y autofecundan, se
dice que son autocompatibles (AC) y, por ende, autógamas.
Entre ambos extremos, finalmente, hay especies que presentan
poblaciones AI y AC, y otras que son usualmente AI pero pueden
dar una proporción de semillas por autofecundación
(se las llama alógamas facultativas).

El grado en que los estigmas se elongan por arriba de
los estambres (variable que se denomina "excerción de los
estigmas") es un determinante central en la posibilidad de
polinización cruzada y, por ende, de la alogamia en estas
especies. Las especies relacionadas con el tomate que son Al
obligadas o facultativas presentan flores con los estigmas muy
erectos. En contraste, otras especies tales como el tomate
cultivado, presentan los estigmas insertos lo que promueve la
autopolinización. Se ha observado que una región
del genoma del tomate (un " QTL ", acrónimo inglés
para designar un locus que determina o gobierna un
carácter cuantitativo) denominada se 2.1 es responsable de
una gran proporción de la variabilidad fenotípica
observada para este carácter y que las mutaciones en este
locus están involucradas en la evolución desde la
alogamia hacia la autogamia en estas especies. La
localización de este QTL en el genoma del tomate ha
permitido concluir que se 2.1 es un locus complejo que comprende
por lo menos 5 genes estrechamente ligados, uno que controla la
longitud del estilo, 3 que controlan el tamaño de los
estambres y el último que gobierna la dehiscencia de las
anteras. Este grupo de genes representaría los vestigios
de un complejo ancestral de genes co-adaptados que controlan el
tipo de apareamiento en estas especies de Solanum (Chen
y Tanksley, 2004). En 2007 se avanzó un paso más en
la comprensión de este grupo de genes ya que se ha
determinado la secuencia de bases del locus Style 2.1, el gen
responsable de la longitud del estilo. Este gen codifica un
factor de transcripción putativo que regula el
alargamiento celular de los estilos en desarrollo. La
transición desde la AI a la AC estuvo acompañada,
más que por un cambio en la proteína STYLE 2.1, por
una mutación en el promotor del gen style 2.1 que dio como
resultado la disminución en la expresión de ese gen
durante el desarrollo floral y, por ende, el acortamiento
consecuente de la longitud de los estilos (Chen et al.,
2004).

Existen proyectos científicos internacionales que
intentan comprender aspectos básicos de la genómica
de las solanáceas. Uno de tales proyectos es el de
determinar la secuencia del ADN para todas las regiones del
genoma del tomate. Para ello, cada uno de los 12 cromosomas del
genoma haploide del tomate ha sido asignado a distintos centros
de secuenciación en diferentes países del mundo
(International Tomato Sequencing Project Home e International
Solanaceae Genomics Project), ya en el 2011 se conoció
este genoma que tiene 45 000 genes, el hallazgo permitirá
estudiar mecanismos genéticos y moleculares determinantes
de la nutrición, el sabor y la calidad de los frutos del
cultivo.

La producción de tomate en Cuba se basaba
fundamentalmente en la siembra de la variedad Campbell-28, la
cual llegó a ocupar por más de 20 años la
mayor parte de la superficie destinada a este cultivo; sin
embargo hacia finales de los años 90, la
disminución de los rendimientos, la baja
fructificación y la elevada susceptibilidad a las plagas
hicieron necesario la introducción de nuevas variedades
con mejor comportamiento en el cuajado de los frutos y la
tolerancia a plagas y enfermedades. De esta forma se puso en
marcha un programa de mejora de la variedad Campbell-28 para
incorporar mediante hibridación la tolerancia a las
condiciones de altas temperaturas de variedades autóctonas
y de introducción, a nivel de planta y familia en
primavera e invierno. Se realizó un sistema de cruzamiento
de ocho variedades (Fig.1) y se obtuvieron 2 nuevas variedades
para consumo fresco: Amalia y Mariela. Entre las variedades
utilizadas se encuentran autóctonas como Placero, una de
las más antiguas del país; Campbell-28, la
comercial de mayor uso en Cuba; Caribe, de introducción en
el país y considerada una de las mejores variedades de
Guadalupe y HC-2580, de elevados rendimientos y obtenida
anteriormente en Cuba (Álvarez et al., 1997)
(Fig. 1).

Figura 1: Árbol
genealógico o Pedigree.

Efecto de los metales
pesados en el cultivo de tomate (S. lycopersicon)

El efecto de los metales pesados en los vegetales
parecen en el orden de Zn>Pb>Cu>Ni>Cd y es más
elevado en las hojas (espinaca y bledo) seguido de los frutos
(tomate y berenjena) y mínima en las raíces
(zanahoria y rábano). Algunos análisis de
regresión indicaron que la mayor contribución de
metales pesados a las hojas de los vegetales proviene de la
atmosfera, sin embargo, para las raíces es el suelo. El
estudio realizado por Pandey y Pandey (2009) sugiere que si la
deposición atmosférica actual continúa
provocará un efecto desestabilizador en el sistema de
cultivo orgánico (práctica de la agricultura
sostenible) y aumentará la toma de metales pesados por las
plantas, en este caso, los vegetales. La concentración de
zinc encontrada en tomates y berenjenas fue elevada seguido por
el plomo, cobre, níquel y cadmiun encontrándose que
la deposición atmosférica fue la fuente principal
del incremento de estos metales en las partes comestibles de
estas plantas, especialmente en frutos y hojas (Pandey y Pandey,
2009).

Ramadan y Al-Ashkar, (2007) encontraron que el contenido
de Fe y Pb en las raíces de plantas de tomate fue superior
comparado con otros órganos. En cuanto al Pb su contenido
en dos variedades de tomate fue en el rango de toxicidad (30-300
ppm) según Kabata- Pendias y Pendias (2000) y superior al
valor conservativo aceptado como seguro para el consumo de los
seres humanos (3000 µg kg-1) (Hapke, 1991).

Los cultivos de la familia Solanaceae, tomate
(S. lycopersicon), berenjena (Solanum melongena
L.) y el ají (Capsicum annum L.), crecieron en
una región industrial contaminada. Los experimentos se
situaron a dos distancias diferentes (0.5 y 15 km) de la fuente
de contaminación –Metal No Ferroso Derretido (the
Non-Ferrous-Metal Smelter -NFMS) para determinar los niveles de
contaminación del suelo y la concentración de
metales pesados en la parte aérea mediante la
técnica de espectroscopia de adsorción
atómica. Shilev y Babrikov (2005) encontraron que los
niveles de contaminación del suelo dependían de la
distancia de la fuente NFMS y fue muy elevada, llegando a niveles
de 630 mg. kg-1 de Pb, 13.2 mg.kg-1 de Cd, 60.1 mg.kg-1 de Cu,
974 mg.kg-1 de Zn. Los contenidos de metales pesados en estos
cultivos decrecen a medida que la distancia NFMS aumenta. Los
cultivos de la familia Solanaceae no son cultivos
recomendados para crecer en zonas industriales contaminadas
debido a que remueven grandes cantidades de estos metales desde
el suelo por sus raíces, hojas y frutos (Shilev y
Babrikov, 2005).

El compost de los desechos sólidos municipales y
su aplicación a tierras agrícolas está
ganando popularidad ya que se ha demostrado que su uso en la
agricultura tiene muchos beneficios a los suelos, cultivos y al
medio ambiente, Sin embargo, su uso continuado por largos
periodos provoca la acumulación de metales pesados de
suelos agrícolas y en los cultivos en niveles que van en
detrimento para la cadena alimenticia (Begum, 2010). Begunm
(2010) comparó el contenido de metales pesados en suelos
tratados con compost de los desechos sólidos municipales y
suelos sin tratar encontrando que los metales Cr, Cu, Ni, Pb y Cd
están presentes en los suelos tratados en mayores
concentraciones que en los suelos sin tratar. Comparado con los
limites de estos metales en la mayor concentración del
compost (192g/pot) el contenido de Zn, Cu, Ni y Pb en las plantas
de tomate fue elevado. Sin embargo, la concentración de
todos los metales estuvo por debajo de los limites
fitotóxicos y las raíces y el tallo del tomate
contenían las mayores concentraciones de metal. Este
estudio demostró que la utilización del compost de
los desechos sólidos municipales hasta un 25% durante el
desarrollo del tomate mantiene las concentraciones de metales
pesados bajo límites permisibles (Begum, 2010).