INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLÓGICAS DEPARTAMENTO FISIOLOGÍA VEGETAL LABORATORIO RELACIÓN PLANTA-MICROORGANISMO “AUXINAS”
INTEGRANTES: Canizal Ramos Adriana Ramírez Hernández Perla Isabel Villalvazo González Marcos Paris GRUPO: 6QV2
EQUIPO: 7
FECHA: 12-junio-17
Introducción Las plantas, para crecer, además de agua, nutrientes, luz solar y dióxido de carbono, necesitan hormonas. Las fases del desarrollo vegetal están reguladas por diferentes sustancias químicas reguladores de crecimiento, fitohormonas y hormonas vegetales. Los reguladores del crecimiento vegetal son sustancias que actúan sobre el desarrollo de las plantas y que, por lo general, son activas a concentraciones muy pequeñas. Dentro de este grupo de moléculas podemos diferenciar entre las que son producidas por la planta y aquellas de origen sintético. Las que se encuentran de forma natural en las plantas se denominan fitohormonas u hormonas vegetales. Las sustancias consideradas como fitohormonas son: auxinas, giberelinas, citocininas, ácido abcísico y etileno, aunque también se incluyen en ocasiones a brasinosteroides, acido salicílico, jasmonatos, sistemina, poliaminas, óxido nítrico y péptidos señal. Existen algunas diferencias entre las hormonas vegetales y animales. Por ejemplo, en el caso de las hormonas animales, estas se sintetizan en diversos lugares y se mueven por el organismo, actuando en zonas distintas a las que son producidas. Esto no necesariamente ocurre con las fitohormonas, ya que algunas ejercen su acción en la zona en la que son sintetizadas. Aunque estas fitohormonas tienen efecto por si solas, la combinación con otras provoca una variada respuesta en las plantas.
Auxinas El principal efecto de las auxinas es la elongación de las células, debido principalmente a que la pared celular se hace más plástica. Son sintetizadas en los ápices meristemáticos y en menor cantidad en las raíces. La auxina principal sintetizada de forma natural por las plantas es el ácido indol acético (AIA), aunque se han encontrado otras como el ácido fenilacético, los cloroindoles y más recientemente, el ácido indolbutírico (AIB). El movimiento de estas fitohormonas por la planta es desde los ápices hasta las raíces (translocación basipétala) y viceversa (acropétala). Sin embargo, el movimiento basipétalo es mucho más rápido que el acropétalo.
Algunos de los efectos que tienen las auxinas en las plantas son:
Dominancia apical. Es bien conocido entre los cultivadores que cuando eliminas el ápice
principal de una planta, comienzan a crecer los brotes secundarios, formándose varios tallos principales. Esto es debido a que las auxinas producidas en los meristemos apicales reprimen el crecimiento y desarrollo de los brotes laterales. Rizogénesis . Las auxinas son las principales responsables de la formación de células de la raíz. Esta propiedad es utilizada por viveristas para la producción de esquejes, donde se aplica una cantidad de auxinas en el corte de la base del tallo para favorecer la formación de nuevas raíces. Esta rizogénesis ocurre a concentraciones muy bajas de auxinas, ya que a concentraciones superiores las auxinas reprimen el desarrollo y crecimiento radicular, pero es la presencia de otras fitohormonas la que determina si las células se convertirán en raíz o en otros órganos. El balance entre auxinas y citocininas juega un papel muy importante en este proceso. De esta forma, cuando se hacen crecer células vegetales en medios de cultivo in vitro, si la concentración de auxinas supera a la de citocininas se produce la formación de nuevas raíces. Sin embargo, si la concentración de citocininas supera a la de auxinas, las células acabarán desarrollándose en nuevos brotes. Cuando la concentración de ambas es similar, se produce un crecimiento celular sin diferenciación, y lo que acaba formándose es una masa de células en desarrollo denominada callo.
Geotropismo . La fuerza gravitatoria ejerce un efecto sobre el desarrollo del vegetal. Cuando
ponemos en posición horizontal el tallo de una planta, los brotes laterales comienzan a desarrollarse y se pueden llegar a formar raíces en la zona que está más en contacto con el suelo. Esto es debido a la acumulación de las auxinas ante la gravedad. Esta condición es aprovechada para la obtención de nuevas plantas mediante los denominados acodos. Fototropismo . Las plantas tienden a dirigir su crecimiento hacia las zonas luminosas. Esto está regulado por auxinas, las cuales se acumulan en las partes que reciben menos luz, lo que provoca una elongación de las células de esta zona y conlleva a una curvatura de la planta hacia la parte más luminosa. Regulación de la abcisión . La abcisión es la caída de alguno de los órganos de la planta. En muchos casos la causa es el envejecimiento del tejido, lo que se denomina senescencia. La aplicación exógena de auxinas reduce la abcisión en muchas especies. Cuajado de frutos . Por lo general, cuando se produce la polinización y fecundación, aumenta la concentración de auxinas en el fruto, posiblemente segregadas por las semillas en desarrollo. Si dicha fecundación no ocurre, se produce la abcisión del fruto que no llega a desarrollarse o a madurar. Aplicando auxinas se consigue que se formen y maduren los frutos sin necesidad de que haya habido polinización ni fecundación y, por lo tanto, formación de semillas. A la formación de frutos sin fecundación se le denomina partenocarpia, y es muy utilizada cuando no es deseable la aparición de semillas o cuando no hay polinización. Es el caso de los cultivos en invernadero, donde se cultivan plantas de polinización entomófila. Al no haber insectos polinizadores, se aplican auxinas exogénas para favorecer el cuajado de los frutos.
Giberelinas Estas fitohormonas son, en parte, responsables de la división celular y la elongación del tallo y de otros tejidos. Su descubrimiento se debe a los estudios que investigadores japoneses hicieron sobre una enfermedad del arroz. Dicha enfermedad consistía en que las plántulas recién germinadas adquirían una tonalidad amarilla y se producía una gran elongación del tallo, lo que conllevaba a la caída y muerte de la planta. Los investigadores descubrieron que estos síntomas eran causados por un hongo denominado Gibberella fujikuroi. Dicho hongo produce gran cantidad de estas fitohormonas que son introducidas en el vegetal que parasita. Desde entonces, se han aislado y descubierto varios tipos de giberelinas. Cada una de ellas se identifica con un número conforme se van descubriendo, de forma que tenemos la GA1, GA2, GA3 y así sucesivamente. La GA3 corresponde al ácido giberélico. Las giberelinas son sintetizas principalmente en órganos meristemáticos y tejidos en desarrollo.
Funciones de las giberelinas:
Germinación de las semillas . En las semillas, una parte de las giberelinas se encuentra
combinada con glucósidos, siendo en esta forma inactivas. Durante la germinación, algunas enzimas destruyen esta combinación y la giberelina pasa a ser activa. Esta estimulación de la germinación se comprobó en diversos experimentos en los que se vio como la aplicación de giberelinas aceleraba la germinación de semillas de lechuga. También se observó como la exposición de las semillas de lechuga a luz aceleraba la germinación. En estudios posteriores se vio como la luz acelera el paso de la forma conjugada de giberelina inactiva a las formas activas. Expresión del sexo . En aquellas especies que presentan flores unisexuales, es decir, masculinas y femeninas, bien sea en la misma planta (monoicas) o en individuos diferentes (dioicas), las giberelinas parecen tener un efecto regulador de la expresión del sexo. Por ejemplo, la aplicación de giberelinas en plantas femeninas de cáñamo provoca la aparición de
flores macho y hermafroditas; lo mismo ocurre con el espárrago. Por el contrario, la aplicación de giberelinas en plantas de maíz provoca la aparición de flores hembra en el penacho (inflorescencia masculina del maíz). Influencia en el periodo juvenil . El periodo juvenil se caracteriza porque las plantas son fenotípicamente distintas cuando son jóvenes de cuando son adultas. Por ejemplo, en el caso de los árboles frutales deben de pasar varios años desde la germinación de la semilla hasta que se tiene la capacidad de producir flores y frutos. En algunos casos también presentan caracteres distintos a cuando son adultas (por ejemplo, la presencia de espinas u hojas de formas distintas). Las giberelinas juegan un papel importante en la transición del periodo juvenil al adulto. En algunas plantas como en la hiedra la aplicación exógena de giberelinas provoca la expresión de ramas con características juveniles. Cuajado del fruto. Al igual que las auxinas, las giberelinas estimulan el cuajado de los frutos de algunas especies. Inducción de la floración . En algunas plantas que requieren de días largos o fríos para florecer, la aplicación de giberelinas provoca la entrada en floración independientemente del fotoperiodo o de la temperatura.
Citocininas El descubrimiento de estas fitohormonas se debe, principalmente, a los estudios que se realizaron en cultivos in vitro. Al principio, se vio como la “leche de coco” (endospermo del fruto) promovía el crecimiento de varios tejidos cultivados in vitro. La primera citocinina natural que se aisló e identificó fue la zeatina, nombre que se le puso debido a que se aisló de semillas de maíz (Zea mays). La principal función de las citocininas es provocar la división celular y el retraso de la senescencia. Como ya hemos mencionado, las citocininas, en combinación con la auxinas, provocan la formación de masas celulares indiferenciadas denominadas callo. También estimulan el desarrollo de las yemas laterales cuando se aplica exógenamente, rompiendo la dominancia apical.
Etileno El etileno es un hidrocarburo simple que, en condiciones normales, se encuentra en forma de gas. Los efectos del etileno sobre las plantas se descubrieron cuando las calles se iluminaban con lámparas de carburo. La combustión provocaba la emisión de etileno y los árboles que se encontraban cerca de estas lámparas presentaban hojas amarillas y defoliaciones. La principal función del etileno es actuar sobre la maduración de los frutos y la senescencia de hojas y flores. En aquellos frutos que se consideran climatéricos, la maduración se produce por el aumento en la concentración de esta hormona. También es responsable del cambio de color de algunos frutos no climatéricos (es decir, cuya maduración no se ve afectada por el etileno) como es el caso de los cítricos. Esta propiedad ha hecho que se utilice etileno para madurar frutos que han sido recolectados prematuramente. Su aplicación se realiza mediante quemadores en cámaras cerradas o mediante etephon, un producto que cuando se hidroliza en la planta se descompone en etileno. Otra función del etileno es, al igual que las giberelinas, la regulación de la expresión sexual en plantas dioicas. En el cáñamo, la aplicación de etileno provoca la aparición de flores hembra en plantas macho. El etileno juega un papel muy importante, junto con el ácido jasmónico, en estimular la producción de sustancias que protegen a la planta de estreses bióticos y abióticos.
Ácido abcísico (ABA) Como su nombre indica, esta hormona está implicada directamente en la senescencia y abcisión de hojas, flores y frutos, así como en la latencia de algunas semillas. Al igual que el etileno, esta
fitohormona induce la expresión de genes de resistencia a diversos tipos de estres. Un efecto del ABA es que provoca el cierre de los estomas ante situaciones de sequía, lo que evita la deshidratación de la planta.
Resultados. Tabla 1. Resultados grupales de crecimiento de Primordios y raíces TESTIGOS ANA 1X10-4 M P EQUIPO No. No. No. No. Prim. Raíz Prim. Raíz 1 0 4 0 0 F 1.5 0 2 5 9 7 0 Z 1.7 0 3 1 9 0 0 F 2.1 0 4 0 0 0 2 Z 0 1 5 1 8 0 0 F 0.3 0 6 5 5 5 0 Z 1.3 0 7 0 18 18 0 F 0.6 0 8 2 4 10 0 Z 4 0 9 1 12 0 0 F 2 0 10 0 5 0 0 Z 4 0 11 20 0 18 0 F 0 0 12 0 9 5 4 Z 1.7 0.4 -8 -10 ANA 1X10 M ANA 1X10 M P EQUIPO No. No. No. No. Prim. Raíz Prim. Raíz 1 28 3 13 9 F 1.2 0.7 2 0 1 0 2 Z 0.7 0.7 3 5 18 0 7 F 0.4 2.2 4 0 6 0 5 Z 0.5 2 5 5 32 2 22 F 0.5 0.2 6 2 6 6 3 Z 2.6 1.8 7 2 23 3 26 F 0.4 7.3 8 0 8 0 2 Z 5 3 9 2 32 1 22 F 0.3 0.3 10 0 6 1 4 Z 1.7 1.1 11 8 0 0 0 F 0 0 12 0 10 2 7 Z 1.4 0 F: representa a frijol Z: representa a zebrina
ANA 1X10-6 M No. No. Prim. Raíz 35 0 0 11 9 0.3 2 24 0.2 3 1 0.2 6 23 0.13 3 5 0.62 0 20 0.24 0 10 0.5 2 19 0.11 2 1 1 15 0 0 9 8 0.3 -12 ANA 1X10 M No. No. Prim. Raíz 6 0 0 6 3 1.8 3 9 0.7 0 0 0 0 0 0 0 3 1.8 1 31 15.3 0 1 0.6 3 25 0.57 0 8 2 0 0 0 1 10 2
FRIJOL 35
18
30
16 14
25
12
20
10
15
8 6
10
1E-12
1E-10
1E-08
1E-12
1E-10
1E-08
0.000001
4
5
2
0
0
0.0001
0.01
1
0.000001 0.0001 Concentración de ANA
0.01
1
No. De raices
longitud de raíz
Figura1. En la presente gráfica se puede observar el número de raíces generadas según la concentración de ANA (escala de la izquierda) así como la longitud de las mismas de acuerdo a la concentración de ANA (escala de la derecha) en frijol.
ZEBRINA No. raices
longitud de raices 12
6
10
5
8
4
6
3
4
2
2
1
0 1E-12
1E-10
1E-08 0.000001 0.0001 CONCENTRACIÓN DE ANA
0.01
0 1
Figura 2. En la presente gráfica se puede observar el número de raíces generadas según la concentración de ANA (escala de la izquierda) así como la longitud de las mismas de acuerdo a la concentración de ANA (escala de la derecha) en Zebrina.
CRECIMIENTO EN LONGITUD Y NÚMERO DE RAICES DE FRIJOL 20
3
18 2.5
16 14
2
12 10
1.5
8 1
6 4
0.5
2 0 1E-12
1E-10
1E-08
1E-12
1E-10
1E-08
0.000001
0
0.0001
0.01
1
0.000001 0.0001 Concentración de ANA (M)
0.01
1
No. de raices
Longitud de raices
Figura 3. En la presente gráfica se observa el crecimiento en longitud y numero de raíces en Frijol como promedio general de los resultados grupales con base a la concentración de ANA. A la derecha se muestra la escala de longitud y a la izquierda la de número de raíces.
CRECIMIENTO EN LONGITUD Y NÚMERO DE RAICES EN ZEBRINA 7
2.5
6
2
5 4
1.5
3
1
2 0.5
1 0 0.000001
0
1E-12
1E-10
1E-08
0.0001
0.01
1
1E-12
1E-10
1E-08 0.000001 0.0001 concentracion de ANA (M)
0.01
1
No. de raices
Longitud de raices
Figura 4. En la presente gráfica se observa el crecimiento en longitud y numero de raíces en Zebrina como promedio general de los resultados grupales con base a la concentración de ANA. A la derecha se muestra la escala de longitud y a la izquierda la de número de raíces.
CRECIMIENTO DE RAICES E INCREMENTO EN EL NUMERO DE ESTAS POR ACCIÓN DE L ANA 14
2.5
12
2
10 8
1.5
6
1
4 0.5
2 0 1E-12
1E-10
1E-08
1E-12
1E-10
1E-08
0.000001
0
0.0001
0.01
1
0.000001 0.0001 Concentración de ANA
0.01
1
No. Raices
Longitud de raices
Figura 5. En la presente gráfica se puede observar el número de raíces generadas según la concentración de ANA (escala de la izquierda) así como la longitud de las mismas de acuerdo a la concentración de ANA (escala de la derecha).
ANEXOS TUBO
1
2
3
4
5
6
Figura 6. Segunda observación: las raíces comienzan a hacerse visibles, así como algunas radiculas y primordios.
TUBO
1
2
3
4
5
6
Figura 7. Tercera observación: el número de raíces aumenta, así como su tamaño, y los que antes eran callos se vuelven raíces, mientras que los primordios ahora comienzan a diferenciarse como radículas.
Discusión. Realizamos diluciones de ácido naftalenacético y colocamos los esquejes de plantas de Zebrina y Frijol y dejamos transcurrir 1 semana. Para las dos plantas observamos diferentes resultados, ya que en la planta de frijol vemos que a menores concentraciones no había crecimiento de raíces adventicias, además de que la planta se deformaba y perdía su coloración, y que los tubos 1x10 -8 a 1x10-10, si habían raíces adventicias, y era donde se presentaban el mayor número de raíces, además de que eran similares a las del testigo, en este caso podríamos decir que esta serían las concentraciones de fitohormona que aproximadamente producen, ya que en las siguientes concentraciones en donde es más diluida y mas concentradas de este número, iba descendiendo el número de raíces, lo que nos dice que estas concentraciones no son aptas para la planta. Por otro lado la planta de Zebrina hubo raíces adventicias en todas las concentraciones, pero en las más concentradas las raíces eran menores, y en las concentraciones 1x10 -8 a 1x10-12 el número de raíces era similar al de los testigos y mientras bajábamos la concentración también disminuían las raíces. Con estos datos demostramos que el ácido naftalenacético que es un regulador de crecimiento que actúa a concentraciones de 1x10 -8 a 1x10-12, ya que en altas concentraciones su funcionamiento se inhibe o produce algunas deformaciones en la planta.
Conclusión. El ácido naftalenacético es un regulador de crecimiento que induce la formación de raíces adventicias, lo que le proporciona a la planta una mayor facilidad por absorber nutrientes. Este funciona a concentraciones bajas, ya que a condiciones altas genera inhibición del crecimiento y deformación a la planta.
Bibliografía: Fagro.mx. (2017). Bioestimuladores de Crecimiento. [online] Available at: http://www.fagro.mx/bioestimuladoresde-crecimiento.html [Accessed 10 Jun. 2017]. Canna.es. (2017). CANNA the leading brand in plant nutrients, additives and potting mixes | CANNA UK . [online] Available at: http://www.canna.es/reguladores_del_crecimiento_vegetal [Accessed 11 Jun. 2017]. http://www.efn.uncor.edu/departamentos/biologia/intrbiol/auxinas.htm Consulta: 10-06-17 09:58pm Fernández G. Johnston M. Fisiología Vegetal Experimental. Editorial IICA. 1986. Costa Ríca. PP 262-264
