ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO DEPARTAMENTO DE CIENCIAS EXACTAS CARRERA DE INGENIERÍA EN BIOTECNOLOGÍA LABORATORIO DE BIOLOGIA BIOLOGIA VEGETAL VEGETAL I Laboratorio Nº1
TEMA ¨ANATOMÍA Y MORFOLOGÍA DE LA SEMILLA¨
PROFESOR: ING.GRACE TATIANA PAEZ
INTEGRANTES: Sasha Sigüenza Camila Velandia
NRC: 1291
PERÍODO LECTIVO Marzo - AGOSTO 2015
Informe de Laboratorio No. 1 Semilla Tema: Anatomía y morfología de la semilla Introducción: La semilla es una unidad reproductiva compleja, característica de las plantas vasculares
(«I. LAS SEMILLAS», s. f.), las semillas constituyen el producto que se genera por la doble fecundación de las flores, en las plantas superiores tales como las angiospermas y las gimnospermas, generando células 2n (embrión), y 3n (endospermo).(Rueda, 2014) La semilla o unidad reproductora es un ovulo maduro fertilizado, está constituida por los tegumentos que son unas envolturas que tienen la función de proteger a la semilla ante los diversos factores, los cuales pueden afectar su composición física, además en estas cubiertas se hallan dos estructuras una es la externa o testa y la interna o tagmen, en donde la unión de las dos constituirán el episperma. A más de los tegumentos, la semilla consta de reservas alimenticias o denominado endospermo el cual nutre al embrión por medio de los cotiledones sean estos uno o dos dependiendo de la planta, por otra parte es importante el saber que la distribución de esta red de vasos conductores de nutrientes es totalmente distinta en las plastas monocotiledónea y dicotiledóneas. En la semilla el embrión constituye una planta en miniatura conformada por tres secciones las cuales son el hipocótilo, el epicótilo, el nudo y eje embrionario. (Rueda, 2014) La semilla hace referencia al proceso de germinación, y para que la semilla germine es necesario que las condiciones ambientales sean las correctas a más de la intrínsecas que son las
condiciones propias de la planta, una vez que estas condiciones sean las correctas la semilla pasa de un estado de latencia a una vida activa. Muchas semillas para asegurar la germinación presentan diferentes formas para dispersarse y asíencontrarun sitio óptimo para emerger. En la actualidad la biotecnología se ha enfocado en la composición de la semilla, con el objetivo de crear nuevas unidades que desarrollen mecanismos de resistencia a plagas, sequias entre otros aspectos.
Objetivos:
Tomar muestras vegetales respetando normas de bioseguridad.
Identificar y clasificar morfológicamente los elementos estructurales de una semilla monocotiledónea y una semilla dicotiledónea.
Identificar las fases de germinación de una semilla monocotiledónea y dicotiledónea.
Discutir sobre la función de colorantes utilizados en la tinción de tejidos vegetales de la semilla en base a bibliografía científica.
Seleccionar con criterio científico, protocolos para tinción de tejidos.
Emplear correctamente colorantes, reactivos y materiales para fijación y tinción de tejidos vegetales, respetando normas de bioseguridad y el medio ambiente.
Manipular correctamente un microscopio óptico de campo claro, respetando normas de uso.
Manejar correctamente un cuaderno de laboratorio
Identificar morfológicamente y anatómicamente las partes estructurales de la semilla.
Redactar un informe con correcto uso de método científico en base a la práctica de laboratorio.
Muestras: (material dotado por el estudiante) Material vegetal: Frascos con semillas germinadas de maíz y fréjol; semillas de: fréjol tierno y maduro, higuerilla, quinua, maíz, avena, trigo entre otras (mínimo 10); vainas de arveja, fréjol y haba.
Equipos: Estéreos microscopios y microscopios
Materiales de protección personal: Mandil, guantes, mascarillas, gorra o malla para estudiantes de cabello largo.
Reactivos: Lugo, safranina, azul de metileno.
Materiales e insumos: Placas portaobjetos, cubre objetos, pipetas desechables, mecheros de alcohol, papel especial para limpieza de microscopios, papel toalla, pinzas, aguja de disección, hojas de bisturí, mangos de bisturí, lugol, agua.
Organismos: Ninguno Resultados primarios:
Identificación morfológica y anatómica de una semilla monocotiledónea
Identificación morfológica y anatómica de una semilla dicotiledónea
Identificación de las fases de germinación de las semillas considerando factores bióticos y abióticos.
Cálculos matemáticos y estadísticos: Ninguno Reporte de resultados: 1. Semilla de Phaseolusvulgaris (fréjol). a) Examine, dibuje y rotule las siguientes estructuras de la cubierta de la semilla: testa, hilo, micrópilo, rafe.
MICROPILO TESTA
RAFE
HILO
Figura 1. Estructuras de la cubierta de la semilla de frejol
Realizado por: Joselyn Castro Autoría: Camila Velandia
b) Desprenda la envoltura de la semilla y separe los dos cotiledones carnosos. Dibuje y rotule las siguientes estructuras del embrión: plúmula, hipocótilo, radícula, cotiledones, nudo embrionario y eje embrionario.
PLUMULA
EJE EMBRIONARIO
HIPOCOTILO COTILEDON
RADICULA
NUDO EMBRIONARIO
Figura 2. Estructuras del embrión de frejol
Realizado por:Alexis Campaña Autoría:Alejandra Muñoz c) Raspe la superficie interna de los cotiledones en esta semilla y agregue una gota de lugol. Observe al microscopio e indique cual sería la función de los cotiledones en esta semilla.
Función: Los cotiledones constituyen la red de vasos de conducción alimenticia, proporcionado nutrientes al embrión. En el caso particular del frejol los cotiledones permite que emerge la plúmula y la radícula que posteriormente formara la raíz principal.
COTILEDONES COTILEDONES
Figura 3. Identificación de red de vasos del frejol con safranina (100x)
Realizado por : Víctor Criollo Autoría:Alejandra Muñoz
AMILOPLASTOS
Figura 4. Identificación amiloplastos del frejol con lugol (40x)
Realizado por:Anita Chanchay Autoría:Camila Velandia
COTILEDONES
AMILOPLASTOS
Figura 5. Identificación de red de vasos y amiloplastos del frejol con agua (40x)
Realizado por:Renato Centeno Autoría:Camila Velandia
2. Semilla de Ricinus communis (higuerilla). a) Observe esta semilla con detención y trate deidentificar todas sus partes de la misma manera que lo hizo con la semilla del fréjol.
Semilla de frejol externa
Tegumento
Semilla de higuerilla interna
Pedúnculo
Semilla de frejol interna
Endospermo proteico
Semilla de higuerilla interna
Endospermo oleico
Figuras 6. Características de las semillas externas e internas de frejol e higuerilla. Muestras realizadas por: Janeth Fernández Autoría: Camila Velandia 3. Cariópside de Zea mays (maíz). Dibuje un corte longitudinal de un grano de maíz y rotule las siguientes partes: escutelo, plúmula, coleóptilo, radícula y coleorriza.
Coleóptilo
Plúmula Escutelo Radícula Coleorriza
Figura 7. Identificación de las partes del grano de maíz
4. Adaptación a la testa (semillas varias) Observar varias semillas e identificar que adaptación a la testa presentan, y usando una regla determine el tamaño promedio de cada semilla (al menos 10 especies diferentes)
Semilla
Longitud
Adaptación de testa
Contenido Numero del de endospermo cotiledones
N. Científico
1. Maíz
1,8 cm
Liso
Amiláceo
1
Zea mays
2. Frejol
2 cm
Liso
Proteico
2
Phaseolusvulgaris
1,1 cm
Liso
Proteico
2
Rianuscomunis
4. Chocho
1 cm
Liso
Proteico
2
5. Lenteja
0.6 cm
Liso
Proteico
2
Lupinus bogotensis Benth Lens culinaris
6. Zambo
1.5 cm
Liso
Amiláceo
2
Cucurbitaficifolia
3 cm
Liso
Proteico
2
Vicia faba
8. Garbanzo
1.3 cm
Rugosa
Proteico
1
Cicer arietinum
9. Achojcha
1.3 cm
Arilo
Proteico
1
Cyclanthera pedata
1 cm
Liso
Proteico
2
Pisumsativum L.
11. Culantro
0.2 cm
Fifrosa
1
Eryngium foetidum
12. Ajonjolí
0.2 cm
Liso
1
Sesamum indicum
13. Anís
0.5 cm
Liso
1
Pimpinella anisum
3. Higuerilla
7. Haba
10. Arveja
Oleico
Tabla 1. Identificación de semillas Realizado por : Sasha Sigüenza, Camila Velandia
Discusión: La semilla presenta diferentes formas y tamaños, generalmente son planas o tridimensionales todo depende del óvulo y del fruto. (ESPÍNDOLA, 2004)Cuando hablamos de semillas monocotiledóneas y dicotiledóneas claramente podemos diferenciar la una de la otra, si
hacemos un corte longitudinal de las dos semillas podremos observar que la una tendrá un cotiledón y la otra tendrá 2 cotiledones, pero solo un embrión. El embrión en las dicotiledóneas acumulan sustancias de reserva en sus cotiledones, es por eso que se dice que son más desarrolladas (EL EMBRIÓN, 2015). El cotiledón en las semillas monocotiledóneas se encuentra rodeado de una sustancia harinosa llamada endosperma, que indica que las semillas son endospermadas o albuminadas. Cuando se observa el embrión se puede ver un pequeño cotiledón, pero este no almacena sustancias de reserva como en las dicotiledóneas. Producen enzimas que solubilizan las sustancias de reserva y puedan ser aprovechadas por el embrión.(EL EMBRIÓN, 2015) Si comparamos dos semillas dicotiledóneas cortadas longitudinalmente como el fréjol y la semilla de Higuerilla podremos observar que tienen mismas características, pero diferente contenido en el endosperma, ya que el frejol es rico en proteínas y la semilla de Higuerilla es rica en óleo. Ahora si hablamos del proceso de germinación de las semillas, las monocotiledóneas como el maíz, el cotiledón siempre permanece bajo tierra y la coleorriza se desgarra permitiendo que la radícula salga(VIRGINIA DE FRANCESCO, 2000), en cambio en la dicotiledóneas la semilla se dirige hacia la superficie, pero los cotiledones siguen en el suelo, es ahí cuando forman la asa germinativa que es una estructura curva permitiendo que los cotiledones se separen del suelo. (VIRGINIA DE FRANCESCO, 2000)
Cuestionario: 1. Definina las siguiestes estructuras : a. Hilo:
Cicatriz que queda en la semilla cuando esta se desprende del funículo. Constituye en su centro una cicatriz de tejido vascular además de presentar varias formas y tamaños. (D, 2004) b. Micrópilo:
Perforación a manera de canal que permite la comunicación de la semilla con el medio que le rodea, se forma por la penetración del tubo polínico durante la doble fecundación del ovulo. c. Rafe:
Zona donde el funículo esta parcial o totalmente fusionado al óvulo y se encuentra en todas las semillas a excepción de las ortótropas.(D, 2004) d. Epicótilo:
Ápice opuesto al hipocótilo constituido de células meristemático además de que se encuentra protegido por la plúmula . e. Hipocótilo:
Ápice embrionario formado por tejido meristemático que al proliferar forma la primera raíz. (Rueda, 2014) f.
Testa:
Cubierta seminal externa, procede del desarrollo de los tegumentos exteriores del óvulo y está siempre presente, además es diploide y de origen materno. (D, 2004) g. Plúmula:
Es una yema, localizada al lado apuesto de la rádula(«Las semillas», s. f.), presente en el embrión son unas hojas rudimentarias que posteriormente pasaran a hacer las primeras hojas fotosintéticas.
h. Cotiledón:
Es la red de vasos de conducción de nutrientes. i. Radícula:
Es la parte del embrión que emerge primero y dará origen al sistema radicular(«Las semillas: partes que la componen, longevidad y almacenamiento. | ECOagricultor», s. f.), también conocida como la primera raiz. j. Endospermo:
El endospermo constituye la reserva alimenticia de la planta, la cual se forma por la unión de los sacos embrionarios con uno de los núcleos espermáticos del grano de polen (D, 2004), es una célula trípode. (3n). k. Carúncula:
Estructura blanquecina dura o carnosa ubicada al rededor o hacia un lado del micrópilo. Es una proliferación de las células de tegumento externo. (D, 2004) l. Pedúnculo:
Une la flor con el último entrenudo. m. Pericarpio:
Parte del fruto que envuelve a las semillas.(«Semilla y Fruto», s. f.) n. Coleorriza:
Estructura que protege a la radícula.
2. ¿Cuál podría ser la función de la carúncula? Algunas semillas como las de lino contienen sustancias mucilaginosas (higroscópicas) en la cubierta que favorecen la retención de agua durante el proceso de imbibición. Otras semillas presentan capas carnosas
como en la granada. Al mismo tiempo, pueden presentar pigmentos y además exhibir excrecencias secas o carnosas más o menos desarrolladas y comestibles, denominados arilos en sentido amplio y que resultan atractivos para los animales. Dichos arilos son restos del funículo que persisten en la superficie de la cubierta y cubren gran parte de la semilla como en la nuez moscada, la acacia negra, o como en la semilla de ricino que presenta un arilo micro pilar denominado carúncula. El arilo es atractivo para las aves y no es tóxico sirviendo a la dispersión de la especie, que digieren el aril carnoso como una fuente de alimentación, y los excretan luego.
(SEMILLAS, 2015)
Anexo- Imbibición: Desplazamiento de un fluido viscoso por otro fluido inmiscible con este. 3. Realice un cuadro comparativo indicando las diferencias observadas entre las semillas de fréjol e higuerilla. Comparación entre semillas Semilla de Fréjol
Semilla de Higuerilla
Se encuentra contenida en vainas de donde es fácilextraerlas.
La higuerillase ubica dentro de unos racimos duros, y para poder extraerla es necesario ponerla a secar al sol.
Contextura suave. Dicotiledónea.
Contextura dura. Dicotiledónea.
Textura lisa Forma ovalada
Textura lisa Forma ovalada
El hilo se encuentra en el centro Color crema
Hilo en la parte superior Color café oscuro.
Longitud 2cmm Endodermo Proteico
Longitud 1.5 cm Endodermo Oleico
4. ¿Por qué en el caso del maíz, hablamos de este como fruto y no de semilla, es posible esta aseveración? El maíz esta adherido al tegumento de la semilla (fruto cariopse) el cual está formado por: semilla, fina pared del fruto, endosperma, y un pequeño embrión (VIRGINIA DE FRANCESCO, 2000) forman hileras de granos o semillas jugosas cuando son inmaduras y posteriormente endurecen, de color amarillo, blanco o rojizo según la variedad y se conoce como mazorca. Se le considera una fruta porque entre sus valores nutritivos el más importante es ácido fólico que es una ácido pteroil-L-glutámico, y este se encuentra en frutas en verduras se lo considera así por sus valores nutricionales. (HORTALIZAS, 2015)
5. ¿Cuál es el origen y función del endospermo en una semilla? El endosperma es un tejido cuya función es acumular las reservas seminales (sustancias nutritivas para el embrión) y se origina por la fusión de los núcleos polares del óvulo con una de las gametas masculinas. Puede persistir en la semilla madura o ser absorbido pronto por el embrión en crecimiento, acumulando este último las sustancias de reserva. En el caso de acumularse las reservas en el endosperma, las semillas se llaman endospermadas. Si lo hacen en el embrión, por lo común en los cotiledones, se denominan exendospermadas.
(EL EMBRIÓN, 2015)
6. Investigue 3 características sobre la germinación epigea e hipogea. a. Germinación epigea: 1. Proceso germinativo que hacer elevar los cotiledones del suelo, esto se debe al crecimiento del hipocótilo.(«Información Agrícola», 2015)
2. Los cotiledones se diferencian cloroplasto, transformándolos en órganos fotosintéticos y, actuando como si fueran hojas.
3. Finalmente, comienza el desarrollo del epicótilo. («Germinacion epigea con semillas», s. f.)
b. Germinación Hipogea: 1. Los cotiledones permanecen enterrados; únicamente la plúmula atraviesa el suelo.
2. El hipocótilo es muy corto, prácticamente nulo. 3. El epicótilo se alarga, apareciendo las primeras hojas verdaderas, que son, en este caso, los primeros órganos foto sintetizadores de la plántula. («Germinacion epigea con semillas», s. f.)
CONCLUSIONES: 1) Las semillas son producto de la doble fecundación de las flores. 2) Las semillas dicotiledóneas son similares en su estructura interna, pero cumplen diferentes funciones.
3) El cotiledón en las semillas monocotiledóneas genera enzimas que solubilizan las sustancias de reserva.
4) En las semillas dicotiledóneas, se desprende el cotiledón del suelo para que la semilla pueda dirigirse hacia la superficie.
5) La radícula forma la raíz primaria de las semillas dicotiledóneas
RECOMENDACIONES: 1) Es necesario germinar varias semillas, ya que algunas no lograran completar el proceso de germinación.
2) Para el proceso de germinación, las semillas deben estar separadas una de la otra, en suelo húmedo y sobretodo con luz solar para un proceso efectivo.
Referencias:
Rueda, D. (2014). BOTANICA SITEMATICA. ECUADOR: Publi&compu.
D, C. E. (2004). Prácticas de biología de organismos multicelulares. Pontificia Universidad Javeriana. Germinacion epigea con semillas. (s. f.). Recuperado 1 de mayo de 2015, a partir de http://www.eljardin.ws/germinacion/germinacion-epigea.html I. LAS SEMILLAS. (s. f.). Recuperado 1 de mayo de 2015, a partir de http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/157/htm/sec_5.htm Información Agrícola: Germinación epígea e hipógea. (2015, febrero 5). Recuperado a partir de http://iagricola.blogspot.com/2015/02/germinacion-epigea-e-hipogea.html Las semillas. (s. f.). Recuperado 1 de mayo de 2015, a partir de http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0456-01/lasemilla.htm Las semillas: partes que la componen, longevidad y almacenamiento. | ECOagricultor. (s. f.). Recuperado 1 de mayo de 2015, a partir de http://www.ecoagricultor.com/semillasalmacenamiento/
Semilla y Fruto. (s. f.). Recuperado 1 de mayo de 2015, a partir de http://www.elhogarnatural.com/estructura/semillayfruto.htm ESPÍNDOLA, C. (2004). PRÁCTICAS DE BIOLOGÍA DE ORGANISMOS MULTICELULARES. EDITORIAL PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA.
WEBGRAFÍA EL EMBRIÓN, Y. L. (02 de 05 de 2015). EL EMBRIÓN Y LA SEMILLA. Obtenido de EL EMBRIÓN Y LA SEMILLA: http://www.botanica.cnba.uba.ar/Trabprac/Tp4/Embrionysemilla.html HORTALIZAS, M.-I. G.-F. (20 de 02 de 2015). Maíz - Información general - Frutas y Hortalizas. Obtenido de Maíz- Información general- Frutas y Hortalizas: www.frutashortalizas.com/Hortalizas/Presentacion-Maiz.html SEMILLAS, O. Y. (02 de 05 de 2015). ORIGEN Y CARACTERISTICAS GENERALES DE LA SEMILLA. Obtenido de ORIGEN Y CARACTERISTICAS GENERALES DE LA SEMILLA: http://www.cyta.com.ar/semilla/caracterisitcas/caracteristicas.htm VIRGINIA DE FRANCESCO, C. G. (08 de 2000). EMBRIÓN Y PLANTULAS DE MONOCOTILEDÓNEAS Y DICOTILEDONEAS . Recuperado el 02 de 05 de 2015, de EMBRIÓN Y PLÁNTULAS DE MONOCOTILEDÓNEAS Y DICOTILEDONEAS: http://www.botanica.cnba.uba.ar/Trabprac/Tp4/Lagerminacion.html
Anexos
Figura 6. Diferencias entre las semilla de frejol e higuerilla interna y externamente
Realizado por : Janeth Fernández Autoría:Camila Velandia
Figura 7. Diferentes tipos de semillas
Realizado por:Sasha Sigüenza y Camila Velandia Autoría:Camila Velandia
