UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL MAULEFACULTAD DE CIENCIAS BÁSICASFISIOLOGÍA VEGETAL

FOTOMORFOGENESIS

ENRIQUE MANCILLA PALMA

Procesos fotobiológicos Efectos producidos por la luz en procesos fisiológicos de las plantas,

que se traducen en respuestas cualitativas y cuantitativas de su desarrollo.

En los tejidos vegetales existen los mecanismos capaces de percibir y medir intensidad, duración y composición espectral del estímulo luminoso.

Estos mecanismos se basan en la absorción de la luz por ciertas moléculas, que se excitan, lo que desencadena una serie de procesos bioquímicos que se traducen en la respuesta biológica.

Fotosíntesis, fototropismo, fotooxidaciones, síntesis de clorofila, fotoperiodicidad.

Efecto de la duración del tiempo de iluminación

Regulación de la floración.

Formación de raíces adventicias en estaquillas, formación de bulbos y tubérculos.

Dormancia y germinación de semillas.

Longitud de entrenudos, tipos de ramificación.

Crecimiento vegetativo, actividad del cambio.

Caída de hojas.

Efecto de la intensidad de la luz

Longitud de entrenudos y etiolación.

Grosor de la lámina foliar.

Efecto de la composición espectral de la luz

Longitud de entrenudos.

Germinación de semillas.

Síntesis de antocianos.

FOTORRECEPTORES

Fitocromos: Sobre ellos tiene mayor influencia la luz azul y la roja

Criptocromos: Captan la luz azul: a 350-366 nm y a 450 nm.

Fotoreceptores de luz UV: absorben radiaciones UV entre 280 y 320 nm.

Fotoclorofilina a: absorbe luz roja y azul; reducido a la clorofila a.

Aún no se entiende la manera en que los fotorreceptores propician la fotomorfogénesis. Aparentemente existen dos tipos principales de efectos que difieren en su velocidad:

10. rápido: actuaría sobre la permeabilidad de las membranas. 11. lento: actúa sobre la expresión genética

Estructura del fitocromo (Pr)

Forma biológica

Hay dos formas biológicas que son químicamente iguales, sólo cambian en la conformación.

Forma Pr (inactiva rojo)

Forma Pfr (inactiva far red)

El último estímulo aplicado es el determina la respuesta de la planta.

ILUMINACION % GERMINACIÓN

OSCURIDAD 20

LUZ BLANCA 92

R 98

FR 1

R - FR 2

R – FR - R 98

R – FR – R - FR 1

FITOCROMO Respuestas morfogenéticas fotoperiódicas:

a) Iniciación e interrupción de la dormancia invernal del brote de las perennes leñosas.

b) Germinación de algunos tipos de semillas.

c) Formación de bulbos y tubérculos en algunas plantas.

d) Alargamiento de pecíolos y entrenudos.

e) Formación de primordios foliares y crecimiento de hojas.

f) Floración

Respuestas morfogenéticas no fotoperiódicas

a) Desenrrollamiento de hojas en monocotiledóneas.

b) Inhibición del alargamiento del tallo.

c) Alargamiento de rizoides en musgos.

d) Modificación del geotropismo y fototropismo.

Fotorespuestas no morfogenéticas

a) Estimulación de la síntesis de enzimas y proteínas en plantas

etioladas e iluminadas

b) Síntesis de clorofilas, antocianinas y otros flavonoides.

c) Biosíntesis de giberelinas.

d) Distribución de fotoasimilados.

CRIPTOCROMOS

Favorecen la apertura de estomas

Regulan el fototropismo.

Regulan la síntesis de enzimas y antocianinas

Favorecen el crecimiento de tallos.

Favorecen la diferenciación de los plastidios.

FLORACIÓN

La fase juvenil es la etapa de crecimiento vegetativo La fase madura o adulta es la que incorpora la capacidad

reproductiva

Tipos de plantas en función del fotoperíodo

Plantas de día corto (PDC)

Crisantemos, lúpulo, cáñamo

Plantas de día largo (PDL)

Gladiolos, espinaca, lechuga

Plantas de día neutro o indiferentes (PDN)Pepino, girasol, maíz, arroz

Estímulo fotoperiódico

Receptor: hoja.

Hormona: florígeno (giberelina y/o antesina).

Fotorreceptor: fitocromo

Pfr: estimula floración de PDL

inhibe floración de PDC

Pr: estimula floración de PDC

inhibe floración de PDL

Sensibilidad a la luz roja

Vernalización

Adquisición o aceleración de la capacidad de florecer con el empleo de un tratamiento por frío.

Punto sensible: ápice caulinar, semilla, planta joven.

Hormona: vernalina, giberelina (inducen floración).

Respuesta de vernalización depende de: - temperatura usada. - duración del período de vernalización.

Requerimientos: agua y oxígeno.

SEMILLA

SEMILLA

Consiste de un óvulo fertilizado.

Está formada por: embrión en estado de latencia, tejido de endosperma u otro tejido de reserva, cubierta seminal.

Semilla de Monocotiledónea

El fruto de maíz comúnmentese llama grano o cariópside.

Coleoptilo: vaina que rodea el meristemo apical y primordios foliares en el embrión de poaceas (gramíneas).

Coleorriza: vaina que encierra a la radícula en el embrión de poaceas (gramíneas)

Epicótilo: arriba de loscotiledones

Hipocótilo: por debajo delos cotiledones.

GERMINACIÓN

PROCESO DE GERMINACIÓN

Consiste de todos aquellos procesos que llevan a la imbibición de agua e hidratación de la semilla, y al reinicio de su actividad metabólica con la consecuente emergencia de la radícula a través de la cubierta seminal.

La germinación se completa con la emergencia de la radícula.

Es un proceso todo o nada. No se detiene a medio camino.

Se pierde la resistencia a la desecación.

La germinación comienza con la absorción de agua por las semillas y concluye con la emergencia de la radícula.

Germinación epigea: tipo de germinación en donde el cotiledón o los cotiledones sobresalen de la superficie del suelo

Germinación hipógea: germinación en la que los cotiledones permanecen bajo el suelo

Latencia

Mecanismos que evitan la germinación a pesar de que exista un ambiente externo favorable a la plántula.

Puede ser primaria (si se establece cuando la semilla todavía está unida a la planta madre), o secundaria (si se establece luego de que la semilla ha sido dispersada).

Los anteriores mecanismos corresponden a la latencia fisiológica.

La latencia física es impuesta por la estructura de la semilla que no permite la penetración del agua (ej., latencia impuesta por la testa).

Procedimientos para disminuir la latencia.

Escarificación.

Estratificación (tratamiento de varios días con temperaturas <10 °C).

Aplicación exógena de GAs, Etileno, NO3-.

Temperaturas alternadas y luz.

Inhibidores de la germinación: cumarina, ácido deshidroacético, NH3, ABA

Eliminan reposo de yemas: tiourea, giberelinas, citocininas, etilen glicol, 2 cloroetanol.

Quiescencia

Consiste en el retraso o detención del metabolismo debido a que las condiciones ambientales no permiten la germinación.

La latencia y la quiescencia calibran el momento en que la semilla germina con respecto a las condiciones ambientales necesarias para favorecer el establecimiento y crecimiento de la plántula.

Estratificación

En zonas templadas las semillas se vuelven latentes en el suelo al ser dispersadas al final del verano y experimentar condiciones de bajas temperaturas en el otoño.

Para acelerar la germinación se recogen las semillas en el verano y se colocan en suelo húmedo en a 4°C por unas semanas (estratificación).

Luego se exponen bajo condiciones de invernadero a temperaturas cálidas.

Así experimentan artificialmente el invierno y primavera y aceleran la germinación.

FACTORES QUE FAVORECEN LA GERMINACIÓN

Nutrientes

Disponibilidad de agua en el suelo

Descomposición de la cubierta seminal

Reguladores de crecimiento

Luz

Temperatura

Tratamiento químico y mecánico en el tracto digestivo de agentes dispersores.

Luz

Aquí intervienen tanto la calidad como la cantidad de la luz.

En términos de la calidad, la luz más importante para calibrar la germinación depende de la relación de rojo (620-680 nm) a rojo lejano (700-800 nm).

Esta proporción afecta la cantidad de fitocromos activos que disparan reacciones metabólicas.

Ambientes de alta luminosidad tienen una mayor proporción de rojo sobre rojo lejano, favoreciendo de esta así la germinación.

Temperatura

Presenta una interacción importante con la luz.

Las altas temperaturas disminuyen el nivel de fitocromo inactivo y aumentan la tasa de reconversión a fitocromo activo.

Fitohormonas

Las Giberelinas y citoquininas favorecen la germinación.

Las auxinas son inocuas a bajas concentraciones, e inhibitorias a altas concentraciones.

El rol del Etileno es muy variable. Puede romper la latencia en ciertas especies, especialmente aquella inducida por altas temperaturas.

El ABA es responsable de la latencia de muchas especies.

El fitocromo activo rompe la latencia al causar síntesis de giberelinas y citoquininas, y al destruir inhibidores como ABA.

Semilla de la palmera Lodoicea seychellearum, con un lapicero

como referencia del tamaño