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Laura Román Hernández1,2 y Nutan Rout Nutan2
1 Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica, Instituto Tecnológico de Colima. Av. Tecnológico 1, Villa de Álvarez, Col., 28976, México.
2 Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco A.C, Unidad de Biotecnología Vegetal. Camino Arenero 1227, El Bajío, C.P. 45019, Zapopan, Jalisco, México.
La producción de granos en México constituye uno de los pilares de la seguridad alimentaria y de la economía agrícola. Entre estos cultivos, el maíz ocupa un lugar central: es la base de la dieta de millones de personas y se cultiva en una de las mayores superficies agrícolas del país.
En las últimas décadas, sin embargo, la producción de granos ha enfrentado presiones crecientes. Factores como el cambio climático, la reducción de la disponibilidad de agua, la degradación de los suelos y la mayor variabilidad de las condiciones ambientales afectan cada vez más los sistemas agrícolas. Estas condiciones afectan especialmente las etapas iniciales del cultivo —la germinación y el establecimiento de las plántulas—, procesos que influyen directamente en el rendimiento final.
Ante este panorama, surge la necesidad de desarrollar estrategias innovadoras que fortalezcan el establecimiento de los cultivos y aumenten su resiliencia frente a condiciones de estrés abiótico. Entre las alternativas más prometedoras se encuentra el seed priming, una técnica que activa procesos metabólicos en la semilla antes de la germinación y favorece una emergencia más rápida, uniforme y vigorosa. A ello se suma el uso de bioestimulantes, compuestos capaces de estimular procesos fisiológicos en las plantas, mejorar la absorción de nutrientes y fortalecer la tolerancia a condiciones adversas, como la sequía. La integración de estas estrategias, junto con los avances recientes en nanotecnología agrícola, abre nuevas oportunidades para el desarrollo de sistemas de producción más eficientes y sostenibles. En este sentido, la Figura 1 ilustra cómo el nano-priming facilita la absorción de compuestos bioactivos y activa procesos clave como la síntesis de ATP, la movilización de reservas y la división celular, lo que se traduce en una germinación más uniforme y plantas con mayor capacidad de adaptación al estrés.
Figura 1. Esquema del proceso de nano-priming en semillas. La aplicación de nano-bioestimulantes durante la imbibición favorece la activación metabólica, la movilización de reservas y el desarrollo temprano de la plántula, promoviendo una germinación más rápida, uniforme y con mayor tolerancia al estrés.
Principios del seed priming y de los nano-bioestimulantes en agricultura
El seed priming es una técnica de acondicionamiento fisiológico que consiste en hidratar las semillas de manera controlada para activar los procesos metabólicos previos a la germinación, sin permitir que la radícula —la futura raíz— emerja de la cubierta de la semilla. Tras el tratamiento, las semillas se vuelven a secar, lo que permite almacenarlas y sembrarlas posteriormente como semillas convencionales.
Durante este proceso se activan enzimas, se reparan estructuras celulares y se sintetizan proteínas necesarias para la germinación, lo que se traduce en una emergencia más rápida y uniforme de las plántulas.
En paralelo, el desarrollo de la nanotecnología ha dado lugar a nuevos enfoques para potenciar estos procesos mediante el uso de materiales a escala nanométrica. En este contexto, es importante distinguir entre los conceptos de nano-estimulantes y nano-bioestimulantes (Figura 2).
Un nano-estimulante puede definirse como un material o formulación de escala nanométrica capaz de inducir respuestas fisiológicas benéficas en las plantas, incluso cuando se aplica en dosis muy bajas. Estos compuestos actúan estimulando procesos clave como la germinación, el crecimiento vegetal, la absorción de nutrientes y la tolerancia a distintos tipos de estrés abiótico. Su tamaño reducido y alta reactividad les permite interactuar de manera más eficiente con los tejidos vegetales, potenciando efectos que con formulaciones convencionales requerirían concentraciones mayores. De este modo, los nano-estimulantes representan una herramienta de precisión para modular el metabolismo de la planta desde etapas tempranas, con un impacto directo en su desarrollo y productividad.
Figura 2. Diferencias entre nano-estimulantes y nano-bioestimulantes. Los primeros incluyen materiales a escala nanométrica que mejoran la absorción y tolerancia al estrés, mientras que los nano-bioestimulantes combinan compuestos bioactivos con nanomateriales para favorecer el crecimiento vegetal mediante mecanismos fisiológicos y bioquímicos.
Por su parte, los nano-bioestimulantes constituyen una categoría más específica: son bioestimulantes formulados con apoyo de la nanotecnología, ya sea mediante nanoencapsulación o asociación con nanomateriales, con el fin de mejorar su estabilidad, biodisponibilidad y liberación controlada —por ejemplo, cuando un compuesto bioactivo o un bioestimulante se formula a escala nanométrica o se nano-encapsula para mejorar su estabilidad, su liberación controlada y su eficiencia—.
La diferencia clave entre ambos conceptos radica en su alcance. El término nano-estimulante es más amplio y se refiere a cualquier material en escala nanométrica capaz de inducir respuestas fisiológicas benéficas en las plantas. En cambio, los nano-bioestimulantes constituyen una categoría más específica: son sistemas basados en nanotecnología que cumplen la función de bioestimulantes vegetales, es decir, que mejoran la eficiencia en el uso de nutrientes, la tolerancia al estrés abiótico, la calidad del cultivo o la disponibilidad de nutrientes en la rizosfera, sin aportar necesariamente nutrientes de forma directa.
Mercado, regulación y disponibilidad de nano-estimulante en México
Cabe señalar que en México no existe una categoría normativa claramente definida para los “nano-bioestimulantes”. La NOM-077-FITO-2000 regula fertilizantes orgánicos, mejoradores de suelo orgánicos o biológicos, inoculantes, reguladores de crecimiento y humectantes con fines de estudios de efectividad biológica, pero no establece una categoría específica para los nano-bioestimulantes. Esta situación refleja que el país aún está en proceso de desarrollar un marco regulatorio para los bioinsumos. En la práctica, muchos productos “nano” se comercializan como nano-fertilizantes, inductores, reguladores o bioestimulantes con nanotecnología, en lugar de constituir una clase legal diferenciada.
Antes de adquirir estos productos, se recomienda solicitar al proveedor cinco elementos clave: ficha técnica, composición garantizada, cultivos y dosis validadas, evidencia de efectividad en campo y estatus de registro o licencia aplicable en México. Esta precaución resulta especialmente relevante en el caso de productos “nano”, ya que las estrategias de mercadotecnia suelen avanzar más rápido que la regulación.
El mercado mexicano muestra un crecimiento significativo, impulsado por las exportaciones, la sostenibilidad y la demanda de calidad. Sin embargo, en el ámbito de los productos nano, es recomendable mantener un enfoque técnico riguroso al momento de adquirirlos. Para identificar proveedores confiables, pueden consultarse empresas como Green World, Bioinsumos San José, Culta Agrobiológicos y el directorio de la Plataforma Mexicana de Productores de Bioinsumos.
Los bioestimulantes, a diferencia de los fertilizantes tradicionales (que aportan nutrientes directamente), actúan modulando procesos metabólicos y bioquímicos que permiten a las plantas adaptarse mejor a condiciones ambientales adversas, como la sequía, la salinidad o las temperaturas extremas. Con los años, el desarrollo de la nanotecnología ha dado lugar a una nueva generación de bioestimulantes conocidos como nano-bioestimulantes. Estos materiales integran compuestos bioactivos, nutrientes o reguladores del crecimiento con nanomateriales, lo que mejora su estabilidad, biodisponibilidad y eficiencia en los sistemas agrícolas.
El principio de funcionamiento de los nano-bioestimulantes radica en el uso de nanomateriales como sistemas de transporte o de liberación controlada de compuestos bioactivos. Estos materiales pueden proteger las moléculas activas de la degradación, facilitar su penetración en los tejidos vegetales y regular su liberación de forma gradual. Como resultado, es posible aumentar su eficacia incluso en dosis menores, al tiempo que se reducen las pérdidas por volatilización, lixiviación o degradación química.
Aplicación conjunta en el desarrollo.
El seed priming ha demostrado ser una herramienta eficaz para mejorar la germinación, la uniformidad de la emergencia y el vigor inicial de las plántulas. Cuando esta técnica se combina con nano-bioestimulantes, se amplía la capacidad de las semillas para responder de forma más eficiente durante las primeras etapas de desarrollo. Durante el proceso de priming, las semillas se encuentran en una fase de activación metabólica, caracterizada por una intensa síntesis de proteínas, la movilización de reservas y la reparación celular.e contexto, la incorporación de nano-bioestimulantes puede favorecer la disponibilidad temprana de compuestos bioactivos que estimulen estos procesos fisiológicos.
Estos materiales pueden actuar como sistemas de liberación controlada de moléculas como fitohormonas, aminoácidos, compuestos antioxidantes o nutrientes. Debido a su tamaño nanométrico y a su elevada área superficial, facilitan una mayor interacción con los tejidos de la semilla, lo que puede traducirse en respuestas fisiológicas más eficientes durante la germinación y el crecimiento inicial.
Entre los efectos potenciales de esta combinación se encuentran un mayor vigor inicial de las plántulas y un establecimiento más uniforme del cultivo. Asimismo, los nano-bioestimulantes pueden estimular el desarrollo del sistema radicular, favoreciendo una mayor exploración del suelo y una mejor absorción de agua y nutrientes.
Este efecto resulta particularmente relevante en condiciones de estrés abiótico —como la sequía o la baja disponibilidad de nutrientes—, donde un sistema radicular más desarrollado puede mejorar la capacidad de adaptación de las plantas. Además, algunos nano-bioestimulantes pueden inducir respuestas fisiológicas asociadas a la producción de compuestos antioxidantes, la regulación hormonal y la acumulación de osmoprotectores, mecanismos que ayudan a reducir el daño celular provocado por condiciones ambientales adversas.
Impacto en la agricultura mexicana
Enla agricultura mexicana, el impacto puede ser importante, pero lo correcto hoy es hablar de impacto potencial y condicionado. Un nano-bioestimulante es un bioestimulante formulado a escala nano para actuar en semilla, rizósfera o plántula, modulando procesos de nutrición, crecimiento y tolerancia al estrés. No es una solución mágica: su efecto depende de la dosis, del cultivo, del suelo y del ambiente.
En el contexto de la agricultura mexicana, la adopción de esta estrategia podría contribuir a mejorar el establecimiento de cultivos, especialmente en sistemas de producción temporal, donde la disponibilidad de agua y las condiciones ambientales son altamente variables. Una emergencia más rápida y uniforme permitiría aprovechar mejor los periodos de humedad disponibles en el suelo, un factor clave en regiones donde la sequía limita la producción agrícola. Asimismo, un sistema radicular más desarrollado podría favorecer una absorción más eficiente de agua y nutrientes, lo que contribuiría a un crecimiento más estable de las plantas.
Como se representa en la Figura 3, la integración del seed priming con nano-bioestimulantes actúa sinérgicamente desde la semilla: el priming activa los mecanismos pre-germinativos, mientras que los nano-bioestimulantes potencian la absorción de nutrientes y la resistencia al estrés durante el desarrollo del cultivo. Esta sinergia se traduce en mejoras concretas en la planta, como una mayor biomasa y un incremento de la fotosíntesis, lo que conduce a un aumento en el rendimiento y una mejor calidad del grano.
A futuro, el desarrollo de nano-bioestimulantes aplicados mediante tratamientos en semillas podría representar una alternativa para optimizar el uso de insumos agrícolas y reducir la dependencia de fertilizantes y otros productos químicos convencionales. Los sistemas de liberación controlada permitirían administrar compuestos bioactivos con mayor precisión y durante más tiempo, incrementando su efectividad y reduciendo las posibles pérdidas en el ambiente.
1) En Germinación de semilla
El efecto más prometedor se encuentra en el nano-priming o acondicionamiento de semillas con nano-bioestimulantes. Revisiones recientes indican que estos tratamientos aceleran y uniforman la germinación al favorecer la imbibición, modular las acuaporinas, estimular enzimas como la amilasa y mejorar el vigor inicial. En términos prácticos para México, esto podría traducirse en una mejor emergencia en siembras de temporal o bajo salinidad moderada, donde una nascencia desuniforme reduce significativamente el rendimiento final.
Figura 3. Efecto sinérgico del seed priming y nano-bioestimulantes en la producción de granos: desde la activación de la semilla hasta el aumento del rendimiento y la calidad del grano.
2) En Crecimiento de plántula
En plántula, el impacto probable es un arranque más rápido y robusto: mayor biomasa temprana, mejor desarrollo radical, mayor eficiencia en la absorción de agua y nutrientes y, en diversos estudios, un mejor desempeño fotosintético. Esto es particularmente valioso en viveros, trasplantes hortícolas y cultivos que enfrentan “cuellos de botella” durante el establecimiento.
3) Tolerancia a estrés abiótico
Aquí quizá reside la mayor oportunidad para la agricultura mexicana. La evidencia reciente sugiere que los nano-bioestimulantes y nano-primers pueden ayudar frente a sequía, salinidad y calor al reforzar el sistema antioxidante, disminuir el daño por especies reactivas de oxígeno, estabilizar las membranas, mejorar el balance hídrico y sostener la fotosíntesis. En otras palabras, no eliminan el estrés, pero amortiguan su impacto fisiológico. Esto se alinea con las necesidades de las zonas de temporal, regiones áridas y valles irrigados con problemas de salinidad.
4) Tolerancia a estrés biótico
Existe también un potencial frente al estrés biótico, aunque se recomienda cautela en este ámbito. Investigaciones recientes señalan que algunos nanomateriales o formulaciones nano pueden activar genes de defensa, reforzar respuestas antioxidantes y actuar en sinergia con microorganismos promotores del crecimiento, lo que podría contribuir a reducir la severidad de ciertos patógenos. No obstante, estas estrategias no sustituyen el manejo integrado, la genética resistente ni las prácticas de sanidad vegetal, sino que funcionan como un complemento dentro de un esquema de manejo integral del cultivo.
5) Fitorremediación
Además, la fitorremediación representa un campo prometedor: la combinación de plantas, microorganismos benéficos y nanomateriales puede aumentar la inmovilización, extracción o detoxificación de metales y otros contaminantes, mejorando la supervivencia de las plantas bajo estrés. Esta aplicación es relevante en México, donde existen reportes de contaminación por metales en suelos agrícolas, asociada al riego con aguas residuales o a actividades mineras y metalúrgicas en Estados como Puebla, Tlaxcala, Hidalgo, Guanajuato y Chihuahua. En estos contextos, los nano-bioestimulantes pueden contribuir tanto a la producción agrícola como a la rehabilitación del suelo y la recuperación de su funcionalidad biológica.
Conclusión
Más allá de su potencial tecnológico, la combinación de seed priming y nano-bioestimulantes representa una estrategia innovadora para fortalecer los cultivos desde la semilla. En un contexto marcado por el cambio climático, la escasez de agua y la necesidad de producir alimentos de manera sostenible, este tipo de innovaciones podría desempeñar un papel clave en la construcción de sistemas agrícolas más resilientes. La investigación en este campo no solo abre nuevas posibilidades científicas, sino que también representa una oportunidad para impulsar una agricultura mexicana más eficiente, innovadora y preparada para los desafíos futuros. En síntesis, para la agricultura mexicana, los nano-bioestimulantes presentan un potencial real, especialmente para mejorar la germinación, el vigor inicial, la tolerancia al estrés abiótico y apoyar procesos de fitorremediación. El mayor retorno probable se observa en sistemas afectados por sequía, salinidad y degradación del suelo. Sin embargo, se recomienda cautela al prometer control del estrés biótico o aumentos generalizados de rendimiento sin ensayos locales. Actualmente, la mejor forma de posicionar esta tecnología es como una herramienta de precisión y de nicho, que debe validarse por cultivo, región y dosis antes de su escalamiento.
Referencias
Nawaz, J., Hussain, M., Jabbar, A., Nadeem, G. A., Sajid, M., Subtain, M. U., & Shabbir, I. (2013). Seed priming is a technique. International Journal of Agriculture and Crop Sciences, 6(20), 1373.
Chen, X.; Wang, S.; Lai, H.; Deng, L.; Zhong, Q.; Okoye, C.O.; Niu, Q.; Jing, Y.; Wang, J.; Jiang, J. Nano-Biotechnology in Soil Remediation: Use of Nanomaterials to Promote Plant Growth and Stress Tolerance. Nanomaterials 2025, 15, 1743. https://doi.org/10.3390/nano15221743
Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación. (2000). NOM-077-FITO-2000, Por la que se establecen los requisitos y especificaciones para la realización de estudios de efectividad biológica de los insumos de nutrición vegetal. Ciudad, Estado (si aplica): Editorial o entidad emisora.
