ETILENO.

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1 ETILENO

2 ETILENO (C2H4) EL ETILENO ES UN HIDROCARBURO GASEOSO, DIFERENTE DE OTROS COMPUESTOS CONSIDERADOS COMO HORMONAS VEGETALES

3 PRODUCCIÓN Y ACCIÓN DEL ETILENO CH2 ═ CH2
El efecto del etileno sobre las plantas y órganos vegetales varía ampliamente. Se ve involucrado en respuestas como: MADURACIÓN ABSCISIÓN SENESCENCIA LATENCIA FLORACIÓN, ETC

4 UBICACIÓN DEL ETILENO El etileno parece ser producido esencialmente por todas las partes vivas de las plantas. Sin embargo, se desconoce el sitio exacto de su producción.

5 LOCALIZACIÓN DEL SITIO DE PRODUCCIÓN DEL ETILENO
Varias líneas de investigación apuntan hacia la enzima asociada con el tonoplasto, ya que las vacuolas aisladas de protoplastos han sido capaces de convertir el acc a etileno y se observó que la enzima exhibía estereoespecificidad indicativa de la enzima formadora de etileno más que una conversión no específica.

6 De igual manera, los protoplastos que carecían de vacuola (experimentalmente desvacuolados) perdieron su capacidad de producir etileno a partir del acc; cuando se reinstalaron sus vacuolas se reinició la síntesis de etileno. La velocidad de su producción varía con el órgano y tejido específicos así como su estado de crecimiento y desarrollo.

7 BREVE HISTORIA El etileno se ha empleado desde la antigüedad para acelerar la maduración de las frutas: China antigua.- Exposición de frutas al humo del incienso en cuartos cerrados.

8 Sur de Italia antigua.- Emanación de etileno de membrillos utilizada para madurar manzanas.
India.- Creación de una atmósfera de etileno a partir de rastrojo quemado.

9 A principios del siglo pasado (1920’s) se consideraba el etileno como el responsable de ocasionar respuestas como el geotropismo y la abscisión. Hasta los 1960’s se empezó a considerar el etileno como hormona vegetal

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11 REGULACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE ETILENO
FACTORES INTERNOS GERMINACIÓN ABSCISIÓN MADURACIÓN DE FRUTAS

12 REGULACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE ETILENO
­­­ FACTORES EXTERNOS: HERIDAS ENFERMEDADES CIERTOS PRODUCTOS QUÍMICOS (CARBURO DE Ca), REGULADORES DEL CRECIMIENTO, ETC.

13 VELOCIDAD DE SÍNTESIS DE ETILENO
La velocidad de síntesis de etileno varía desde muy baja (0.04 – 0.05µl/kg/hr) EN MORAS A EXTREMADAMENTE ALTAS (3,400µl/kg/hr) EN BROTES DE ORQUÍDEAS VANDA.

14 VELOCIDAD DE SÍNTESIS DE ETILENO
Se han encontrado alteraciones en la velocidad de síntesis de etileno en algunos casos relacionadas estrechamente con el desarrollo de ciertas respuestas fisiológicas en plantas y órganos vegetales, por ejemplo, la maduración de frutos climatéricos y la senescencia de flores.

15 SÍNTESIS DEL ETILENO El etileno se sintetiza a partir del aminoácido metionina que tiene azúfre →s-adenosil metionina (sam) → ácido1-amino- ciclopropano- 1- carboxílico (acc). Durante la conversión a acc la porción de la molécula 5-metiltioadenosina se recicla a metionina, vía la formación de ribosa y la condensación de homoserina.

16 SÍNTESIS DEL ETILENO El paso final en la ruta sintética: acc → etileno no ha sido aún bien entendido. La reacción requiere de la presencia de O2 y parece representar el punto en donde la ruta de síntesis del etileno es inhibida por condiciones de niveles bajos de O2.

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19 INHIBIDORES DEL ETILENO
Rhizobitoxina y AVG, componentes integrales fundamentales para elucidar la ruta de síntesis de etileno.

20 INHIBIDORES DEL ETILENO
Rhizobium japonicum, Streptomyces spp., y Pseudomonas aeruginosa PRODUCEN Metabolitos que inhiben la conversión de sam a acc. Desafortunadamente también inhiben otras enzimas que requieren fosfato-piridoxal en plantas y animales, por lo que no pueden ser utilizados en los productos en postcosecha que normalmente se consumen.

21 PRODUCCIÓN AUTOCATALÍTICA DE ETILENO
Se ha evidenciado que el tratamiento de frutas climatéricas con etileno estimula tanto la actividad respiratoria como la producción autocatalítica de este gas, mientras que el mismo tratamiento aplicado a frutas no climatéricas estimula solamente la respiración. Por lo tanto, con base en estas respuestas se ha propuesto que existen dos sistemas para la regulación de la biosíntesis del etileno:

22 PRODUCCIÓN AUTOCATALÍTICA DE ETILENO
SISTEMA I: Responsable del bajo contenido de etileno presente en todos los tejidos de frutas (iniciado o controlado por un factor desconocido). SISTEMA II: Ocasiona el “disparo” autocatalítico de la producción de etileno en las grandes cantidades detectadas en las frutas climatéricas y que son necesarias para la maduración (el sistema I es el responsable de inducir el sistema II).

23 PRODUCCIÓN AUTOCATALÍTICA DE ETILENO
Las frutas no climatéricas no exhiben un sistema II activo y el tratamiento con etileno de las frutas climatéricas evita el sistema I. Se piensa que la estimulación de la biosíntesis de etileno puede inducir la formación de nuevas enzimas a través de las cuales estimula su propia producción.

24 SÍNTESIS DE ETILENO Y RESPUESTA AL ETILENO EXÓGENO

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27 VELOCIDAD DE LA SÍNTESIS DEL ETILENO
Se sabe que la velocidad de síntesis del etileno es alterada por un amplio rango de factores ambientales en donde el O2 y la temperatura son dos de los más importantes de tal forma que cuando cualquiera de los dos es suficientemente bajo la síntesis de etileno se ve reducida. Las condiciones de stress (agua, daños mecánicos, y otros) estimulan la síntesis de etileno, a veces, marcadamente.

28 MECANISMO CONTROLADOR DE LA PRODUCCIÓN DE ETILENO
El etileno se produce continuamente en las células vegetales así que es esencial evitar la sobreproducción de la hormona dentro de los tejidos. A diferencia de otras hormonas, el etileno es gaseoso, por lo que se difunde rápidamente fuera de la planta. Esta emanación pasiva de etileno de la planta parece ser un importante medio para la eliminación de la hormona.

29 MECANISMO CONTROLADOR DE LA PRODUCCIÓN DE ETILENO
Durante el período postcosecha existen técnicas como la ventilación y las condiciones hipobáricas que ayudan a facilitar este fenómeno manteniendo un gradiente de difusión alto entre el interior del producto y el medio ambiente circundante.

30 MECANISMO CONTROLADOR DE LA PRODUCCIÓN DE ETILENO
Un sistema pasivo de eliminación de esta naturaleza implicaría que la concentración interna de etileno sea controlada ampliamente por la velocidad de síntesis más que por la velocidad de eliminación de la hormona.

31 MECANISMO CONTROLADOR DE LA PRODUCCIÓN DE ETILENO
También se puede metabolizar el etileno dentro de la célula, disminuyendo la concentración interna. Para este propósito se han encontrado productos como el óxido de etileno y el etilen- glicol; sin embargo, su importancia por regular la concentración interna de etileno en la mayoría de las especies parece ser mínima.

32 ÁCIDO ABSCÍSICO (ABA)

33 ÁCIDO ABSCÍSICO El origen de su nombre viene de los estudios hechos sobre la abscisión o caída de los frutos de algodón (Addicott y sus colaboradores, 1963). Al principio descubrieron un compuesto activo al que llamaron abscisina I y posteriormente descubrieron otro mucho más activo al que llamaron abscisina II.

34 COINCIDENCIA EN ESTUDIOS
En 1963 Philip Wareing en Gales descubrió unos compuestos que causaban la latencia de plantas leñosas como Acer pseudoplatanus . Al compuesto más activo lo llamaron Dormina.

35 COINCIDENCIA EN ESTUDIOS
Van Steverninck en Nueva Zelanda y después en Inglaterra estudiaba un compuesto o grupo de compuestos que aceleraban la abscisión de las flores y frutos de lupino amarillo (Lupinus luteus). En 1964 se confirmó que todos estos compuestos eran idénticos a la abscisina II y en 1967 la llamaron ácido abscísico

36 PRESENCIA DEL ÁCIDO ABSÍSICO
El ABA parece ser universal entre las plantas vasculares. También está presente en algunos musgos, algunas algas verdes y algunos hongos. No se ha observado en bacterias.

37 CARACTERIZACIÓN DEL ABA
Es un sesquiterpenoide de 15 carbonos, sintetizado parcialmente en los cloroplastos y otros plástidos por la ruta del ácido mevalónico. Por tanto, las primeras reacciones en la síntesis del ABA son idénticas a las de los isoprenoides como las GA’s , esteroles y carotenoides.

38 FÓRMULA ESTRUCTURAL DEL ABA (Salisbury & Ross, 2000)

39 SÍNTESIS DEL ABA C15H20O4 Se realiza indirectamente por la degradación de ciertos carotenoides de 40 carbonos presentes en los plástidos como los epoxicarotenoides neoxantina y violaxantina.

40 PRECURSORES Las xantofilas zeaxantina, anteraxantina, neoxantina y violaxantina son precursores de la xantoxina, ésta se oxida a ABA vía aldehído abscísico. Al desdoblarse las xantofilas se forman la xantoxina cis y trans pero sólo la cis se convierte en ABA.

41 RUTA ALTERNATIVA MENOR
El alcohol del ABA y el alcohol de t-ABA se convierten en ABA y t-ABA por acción de una monooxigenasa dependiente del sistema del citocromo P-450.

42 RUTA DE BIOSÍNTESIS DEL ABA (Azcón-Bieto y Talón, 2008)

43 REGULACIÓN DE LA BIOSÍNTEIS DEL ABA
Al parecer las etapas limitantes de la biosíntesis del ABA son: El desdoblamiento de la xantofila para producir xantoxina. El cambio de isómero de la configuración trans a la 9’-cis. Una enzima clave puede ser la 9-cis-epoxicarotenoide.

44 CATABOLISMO DEL ABA Tiene lugar fundamentalmente a través de la oxidación y la conjugación del ABA. Puede metabolizarse por la enzima ABA 8’-hidroxilasa, inducida por el ABA. El ABA se hidroxila mediante una enzima monooxigenasa dependiente del sistema citocromo P450 y origina un intermediario inestable que se convierte en ácido faséico (PA).

45 CATABOLISMO DEL ABA El PA puede reducirse en ácido dihidrofaseico (DPA). El éster glucosídico de ABA (ABA-GE) es uno de los metabolitos conjugados más abundantes. Estos metabolitos se almacenan en la vacuola.

46 CATABOLISMO DEL ABA

47 RECUPERACIÓN DEL ESTRÉS HÍDRICO
Después de la rehidratación y recuperación de la planta aumenta el ácido faséico y los niveles de ABA disminuyen.

48 TRANSPORTE DEL ABA El ABA se transporta tanto por el xilema como por el floema y también por las células del parénquima fuera de los haces vasculares y el apoplasto. Su movimiento es similar al de las giberelinas. El ABA es un ácido débil (pKa = 4.75). Las biomembranas son permeables a la forma protonada.

49 FUNCIONES FISIOLÓGICAS DEL ABA
Inducción del cierre de estomas debido al estrés hídrico. Inhibe una H+-ATPasa de la membrana plasmática de las células guarda, la cual transfiere protones fuera de éstas y favorece la entrada y acumulación rápida de K+ para la apertura de los estomas.

50 EL ABA COMO MECANISMO DE DEFENSA ANTE EL ESTRÉS
Tolerancia a la congelación Estrés salino (el ABA se incrementa especialmente en las raíces y manda la señal a los estomas para que se cierren) Interacción Planta-Patógeno. Interfiere con la señalización de estrés biótico en interacción con el etileno y otras hormonas y la generación de callos.

51 EFECTOS DEL ABA SOBRE EL DESARROLLO EMBRIONARIO EN SEMILLAS
Impide la viviparidad, al inhibir la germinación de las semillas dentro del fruto. Reprime la expresión de muchos genes específicos de la germinación y puede originar o acelerar la formación de grupos especiales de proteínas de reserva de la semilla en cultivo de embriones.

52 EL ABA Y LA ABSCISIÓN Osborne (1989) dedujo que probablemente el ABA no tiene acción directa sobre la abscisión, sino que actúa de manera indirecta induciendo la síntesis de etileno y causando la senescencia prematura de las células en el órgano que se desprende. Según Osborne es el etileno el que en realidad inicia el proceso de abscisión.

53 MECANISMOS DE ACCIÓN DEL ABA
Efectos sobre la membrana plasmática de las raíces. Inhibición de la síntesis de proteínas Activación y desactivación específica de ciertos genes (efectos de transcripción y postranscripción).

54 CULTIVO DE TEJIDOS VEGETALES
Cultivo de órganos de la planta como ápices de raíz, tallos, primordios de hoja, partes inmaduras de flores, frutos inmaduros, embriones maduros o inmaduros, semillas, ovarios, óvulos, anteras, pólen, en medios nutritivos y en forma aséptica siguiendo el principio de totipotencialidad de la célula vegetal.

55 INSTALACIONES NECESARIAS
Lugar aséptico para la esterilización del material (con autoclaves, tarjas, basureros clasificados, etc.). Almacén para reactivos. Área aséptica con campana de flujo laminar para filtrar el aire, mecheros para elaborar los cultivos.

56 INSTALACIONES NECESARIAS
Cámaras de crecimiento con: Lámparas “Solar” con luz blanca Repisas de acero inoxidable con láminas delgadas de madera para aislamiento contra el calor excesivo para colocar los cultivos. Control de temperatura y humedad relativa con higrotermómetros Relojes “timers” para encender y apagar las luces automáticamente.

57 INSTALACIONES NECESARIAS
Invernadero para llevar a cabo el paso de cultivo in vitro a tierra esterilizada. Casa de sombra para la adaptación de los cultivos al medio ambiente protegidos contra la incidencia directa del sol. Huerta experimental para seguir el desarrollo de los cultivos trasplantados

58 TÉCNICA DE CULTIVO DE TEJIDOS VEGETALES

59 TRASPLANTE DE LOS PROPÁGULOS GENERADOS

60 CULTIVO DE CÉLULAS EN SUSPENSIÓN
Consiste en un conjunto de células aisladas, así como de pequeños racimos celulares. Es útil en los estudios de embriogénesis, ciclo celular, genética, nutrición, bioquímica, metabolismo y obtención de compuestos secundarios.

61 CULTIVO DE CÉLULAS EN SUSPENSIÓN

62 SEPARACIÓN DE LAS CÉLULAS EN SUSPENSIÓN
La capacidad de disgregación de las células en el cultivo se puede promover con una mayor cantidad de auxinas que de citocininas; sustituyendo la sacarosa por glucosa; con vitaminas como la B12, etc. y al incrementar los niveles de algunas sales, así como al incorporar enzimas degradantes de la pared celular.