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Fitohormonas y regulación del crecimiento

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

Orlando Rivera Díaz

Biología de Plantas

NUTRICIÓN VEGETALSuelo

NUTRICIÓN VEGETALSuelo

Macronutrientes: Elementos químicos necesarios en cantidades relativamente

grandes

Hidrogeno H

Carbono C

Oxigeno O

Nitrógeno N

Fosforo P

Calcio Ca

Magnesio Mg

Potasio K

Azufre S

NUTRICIÓN VEGETALElementos químicos esenciales para las plantas

Principales constituyentes de las moléculas

orgánicas)

Presente en la lamela media

Regula presión osmótica al interior de célula

vegetal

Componente de la clorofila

Micronutrientes: elementos químicos necesarios en pequeñas cantidades

Cloro Cl

Hierro Fe

Boro B

Manganeso Mn

Sodio Na

Zinc Zn

Cobre Cu

Níquel Ni

NUTRICIÓN VEGETALElementos químicos esenciales para las plantas

Actúan como cofactores de las enzimas

FITOHORMONAS

Las hormonas vegetales son compuestos orgánicos producidos en una

parte de la panta y transportados a otra, donde suelen inducir respuestas

fisiológicas

Cada fitohormona provoca muchas respuestas diferentes y los efectos de

diferentes hormonas se sobrelapan, esto dificulta su estudio.

Pueden ser estimulantes a una determinada concentración, e inhibidoras en

otras concentraciones.

Controlan el crecimiento y desarrollo vegetal en todos los estadios de la

vida de una planta.

Auxinas

Citoquininas

Etileno

Giberelina

Ácido Abscísico

Ácido Indolacético (AIA)

Descubierta por Charles Darwin (1881)

FITOHORMONAS

Auxinas

FITOHORMONAS

Auxinas

FITOHORMONAS

Auxinas: 1920, Fritz Went, aísla la hormona

FITOHORMONAS

Auxinas: 1920, Fritz Went, aísla la hormona

FITOHORMONAS

Auxinas: Una auxina es cualquier sustancia que estimule la curvatura

fototrópica en coleóptilos, tallos, u otras estructuras vegetales

Membrana plasmática

Pared celular

Auxinas estimulan

Proteína bombeadora

de H+

Expancinas

Molécula de celulosa Molécula de celulosa

sufre alargamiento

Expansión de la

pared celular

Alargamiento

celular

Pared celular

FITOHORMONASAuxinas: Actúa sobre

1. Elongación celular

Movimientos de curvatura de la planta en respuesta a un determinado estímulo.

1. Fototropismo: la fuente estimuladora de movimiento de la planta es la luz.

Cuando la planta es iluminada la auxina migra para el lado opuesto a la luz

FITOHORMONASAuxinas: Tropismos

Tallo

Raiz

Fototropismo

Tallo: Un exceso de auxina estimula el alargamiento celular (fototropismo positivo)

Raiz: Un exceso de auxina inhibe el alargamiento celular (fototropismo negativo)

luz

TalloFototropismo

(+)

↓auxina↑alargamiento

↑ auxina↑ alargamiento

Auxina

RaízFototropismo

(-)

FITOHORMONASAuxinas: Tropismos

luzluz

Geotropismo

Tipo de tropismo en el que la fuente de estimulo del movimiento es la fuerza

de gravedad.

Tallo: geotropismo negativo

Raíz: geotropismo positivo

raiz tallo

La fuerza de gravedad origina que la auxina se acumule en la

región inferior de la planta

Planta en posición horizontal

Tallo

↑auxina

↑alargamiento

Raiz

↓auxina

↑alargamiento

FITOHORMONASAuxinas: Tropismos

Por estímulo de la auxina, las raíces

adventicias pueden surgir a partir

de estacas

Desarrollo de raíz y tallo

La raíz, es más sensible a la auxina

que los tallos.

FITOHORMONASAuxinas: Enraizamiento

Una concentración que induzca el

crecimiento óptimo del tallo, tiene

efecto inhibidor sobre el

crecimiento de la raíz.

Dominancia Apical

La auxina producida en la yema apical del tallo ejerce inhibe las yemas laterales,

manteniéndolas en estado de dormancia.

Si la yema apical se retira (poda) las yemas laterales pasan a desarrollarse y nuevos

ramas se desarrollan.

FITOHORMONASAuxinas

El AIA producido en las semillas estimula el desarrollo de los frutos.

Cuando una auxina es aplicada en flores donde la fertilización no se dio, su

ovario aumenta y se desarrolla un fruto sin semilla

FITOHORMONASAuxinas

Compuestos artificiales

FITOHORMONASAuxinas

Entre 1940 y 1950 se busca una sustancia que induzca la división de células

vegetales en cultivos de tejidos.

FITOHORMONASCitoquininas

Son similares a la adenina, que es un componente importante de los ácidos

nucleicos. Se producen en las raíces y se transportan vía xilema para todas las

partes del vegetal.

Funciones en la planta

1. Estimula la división celular

2. Estimula la morfogénesis (diferenciación de los tejidos de la planta)

3. Estimula el alargamiento celular

4. Promueve el retardo del envejecimiento de la planta (senescencia)

5. Rompe la dominancia apical y promueve el desarrollo de yemas laterales

Auxina y citoquinina pueden

ser utilizadas en conjunto para

promover la diferenciación

celular en vegetales y la

formación de plantas enteras a

partir de un conjunto de

células (callo)

Callo Raices Tallos y Hojas

FITOHORMONASCitoquininas

FITOHORMONASCitoquininas

Única hormona vegetal de tipo gaseoso

Se produce en varias partes de la planta: nudos del tallo, en frutos maduros, y

en tejidos senescentes, así como en hojas viejas.

Funciones en la planta

1. Promueve la germinación en plantas jóvenes.

2. Promueve la maduración de los frutos

3. Promueve el envejecimiento celular (senescencia)

4. Estimula la floración

5. Promueve la abscisión foliar (caída de las hojas)

FITOHORMONASEtileno

FITOHORMONASEtileno

FITOHORMONASEtileno: Cambios ocurridos durante la maduracion de los frutos

FITOHORMONASEtileno: Maduración de los frutos

FITOHORMONASEtileno: papel en la abscisión

FITOHORMONASEtileno: El incremento en su concentración produce acortamiento,

engrosamiento, y tendencia al crecimiento horizontal (triple respuesta) del tallo

a medida que la concentración de la hormona aumenta

En el cultivo de banana es común realizar la quema de desechos,

pues hay liberación de etileno

Empleado en promover la maduración de los frutosPromueve la caída de las hojas

FITOHORMONASEtileno

Fisiólogo japonés E. Kurosawa, enfermedad del arroz llamada “Bakanae” o “planta

boba”, en la cual las plántulas crecían extremadamente altas y espiraladas, y después

caían

Hongo (Gibberella fujikoroi), producía una giberelina, sustancia causante de dichos

síntomas.

FITOHORMONASGiberelina

FITOHORMONASGiberelina

Phaseolus vulgaris

(A) Mutante ultra-enano, no produce

GAs.

(B) Mutante enano, sólo produce

GA20.

(C) Planta normal, produce GA1.

(D) Planta mutante enana a la que se

añaden GAs exógenas.

Inducción del alargamiento de entrenudos en tallos al estimular la división y la

elongación celular.

Sustitución de las necesidades de frío o de día largo requeridas por muchas

especies para la floración.

Inducción de la partenocarpia en algunas especies frutales.

Eliminación de la dormición que presentan las yemas y semillas de numerosas

especies.

Estimulan la producción de a-amilasa durante la germinación de los granos de

cereales.

FITOHORMONASGiberelina: Acciones sobre la planta

Descubierto en 1963, P.F Wareing (Inglaterra) trabajaba con una hormona que

inducia la dormancia en brotes de plantas leñosas; F.T Addicott (USA),

trabajaba con una hormona que promovía abscisión en frutos de algodón.

FITOHORMONASAcido Absicico:

Sintesis: Se puede producir en la hoja, la raíz y el tallo, siendo trasportado por

el floema. El nivel de ABA también es alto en semillas y frutos, mas no esta

claro si es sintetizado en estas estructuras, o trasportado a ellas.

FITOHORMONASAcido Absicico:

Estimula el cierre estomático (el estrés hídrico dispara la síntesis de ABA).

Inhibe el crecimiento del tallo pero no el de las raíces; en algunos casos puede

incluso inducirlo.

Induce en las semillas la síntesis de proteínas de almacenamiento.

Inhibe el efecto de las giberelinas de inducir la producción a a-amilasa.

Induce y mantiene la latencia.

Induce la senescencia en hojas.

Induce la transcripción génica de inhibidores de proteasas en respuesta a

heridas lo que explicaría su aparente papel en la defensa contra patógenos.

FITOHORMONASAcido Absicico:

FITOHORMONASInteracciones entre las fitohormonas durante varias etapas del

crecimiento vegetalACTIVIDADES

FISIOLÓGICAS

FITOHORMONAS

Auxina Giberelina Citoquinina Etileno ABA Otros

factores

Germinación de

semillas

Promueve ¿ Promueve Inhibe Frio, luz

Crecimiento

plántula

Alargamiento,

organogénesis

División celular,

alargamiento

celular

División y

diferenciación

celular.

Organogénesis

Inhibe

alargamiento

celular

Dominancia

apical

Inhibe el

desarrollo de

yemas laterales

Promueve el

desarrollo de

yemas

laterales

¿

Floración Estimula en

algunas plantas

¿ Frio,

fotoperiodo

Desarrollo del

fruto

Estimula estimula Promueve

maduración

Luz

(formación

de

pigmentos)

Abscisión foliar Inhibe Inhibe promueve ¿ Luz

Dormancia de

semillas

Rompe la

dormancia

¿ promueve

Es el mecanismo de floración que algunas plantas angiospermas poseen en

respuesta al periodo de luminosidad diaria (fotoperíodo).

Fotoperíodo crítico: (FPC): Valor en horas de iluminación que determina la

floración o no de una planta. El fotoperíodo crítico es específico para cada

especie.

1. Plantas de día-corto: Florecen cuando la duración del periodo que la

planta permanece iluminada es inferior a su fotoperíodo crítico.

2. Plantas de día-largo: Florecen cuando la duración del periodo que la

planta permanece iluminada es mayor que su fotoperíodo crítico.

3. Plantas indiferentes: La floración no depende del fotoperíodo.

FOTOPERIODO

Fotoperíodo crítico de la

especie = 11 hs

16 hs 8 hs 8 hs 16 hs

Dia Noche Dia Noche

VERANO INVIERNO

FOTOPERIODOa) Plantas de día-corto: Florece cuando es sometida a un periodo de

luminosidad inferior a su fotoperiodo crítico.

Día largo: No Florece Día corto: Florece

FOTOPERIODOb) Plantas de día-largo: Florece cuando es sometida a un periodo de

luminosidad superior a su fotoperiodo crítico.

16 hs 8 hs 8 hs 16 hs

Dia Noche Dia Noche

VERANO INVIERNO

Día largo: Florece Día corto: No florece

Fotoperíodo crítico de la

especie = 15 hs

No es el periodo de luminosidad diaria el que efectúa la floración, pero

sí el periodo de oscuridad al cual la planta es sometida.

Plantas de día-corto: necesitan de una “noche larga” para florecer

Plantas de día-largo: necesitan de una “noche corta” para florecer.

FOTOPERIODO