CRECIMIENTO VEGETATIVO Y REPRODUCTIVO UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL LISANDRO ALVARADO DECANATO DE AGRONOMIA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BIOLOGICAS FISIOLOGIA CEGETAL

CONCEPTOS INICIALES Crecimiento : es el aumento irreversible de tamaño (volumen). Desarrollo : conjunto de procesos que determinan el cambio de formas y función en un ser vivo. Implica diferenciación, y crecimiento. Diferenciación: proceso de especialización celular dado por la expresión de determinados genes. Concepto de TOTIPOTENCIA CELULAR

CICLO DE VIDA DE UNA ANGIOSPERMA ONTOGENIA VEGETAL= IMPLICA EL COMPLETO DESARROLLO DE UN INDIVIDUO : desde el embrión hasta la senescencia Germinación

ETAPAS DURANTE LA ONTOGENIA - EMBRIOGÉNESIS -FORMACIÓN DE SEMILLAS -GERMINACIÓN DE SEMILLAS -CRECIMIENTO VEGETATIVO - CRECIMIENTO REPRODUCTIVO -SENESCENCIA -MUERTE DE LA PLANTA LAS FITOHORMONAS PRINCIPALES REGULADORES DEL CAMBIO DE ETAPAS DURANTE LA ONTOGENIA VEGETAL Embriogénesis

CRECIMIENTO VEGETATIVO LAS PLANTAS CRECEN DE FORMA INDETERMINADA DEBIDO A LA CONSTANTE DIVISION CELULAR QUE OCURRE EN LOS MERISTEMAS FASES DEL CRECIMIENTO VEGETATIVO Juvenil: ausencia de crecimiento reproductivo Adulto: en condiciones inductivas es capaz de florecer Importancia: Distribuir de forma eficaz la energía durante el desarrollo de la planta, hacerla competitiva, acumular reservas para su utilización durante la fase reproductiva.

- LUZ (calidad e intensidad) - DISPONIBILIDAD DE AGUA FACTORES AMBIENTALES DETERMINANTES DEL CRECIMIENTO QUE PERMITEN LA ADECUADA EXPRESION DEL GENOMA, EL DESARROLLO POTENCIAL DE LA PLANTA: - LUZ (calidad e intensidad) - DISPONIBILIDAD DE AGUA - DISPONIBILIDAD DE MINERALES - TEMPERATURA LOS CUALES DETERMINAN: TASA DE FOTOSINTESIS TASA DE RESPIRACION (ACUMULACION DE MATERIA Y ENERGIA)

-LUZ Primero, los mecanismos de fototropismo y movimientos násticos que responden fundamentalmente a la luz azul.  -Segundo, el fotoperiodismo, es decir, la respuesta a las variaciones estacionales de la longitud del día. El fotoperiodismo es consecuencia de la absorción de luz por un pigmento ubicuo en las plantas, el fitocromo, que absorbe fundamentalmente luz roja y roja lejana.  -Finalmente, la fotomorfogénesis, es decir, el crecimiento y desarrollo de las plantas directamente controlado por la luz, que por un lado responde a la absorción de luz azul de alta intensidad y por otro también a la actividad del fitocromo.

Las plantas controlan el fotoperíodo midiendo las horas de oscuridad Las plantas controlan el fotoperíodo midiendo las horas de oscuridad. Ej. La Floración La fotomorfogénesis se define como el crecimiento y desarrollo directamente dependientes de la luz pero no relacionados con la fotosíntesis Los cambios morfogenéticos responden tanto a las variaciones de la longitud de onda como a la irradiancia total. LA LUZ ACTUA COMO SEÑAL

En las plantas se han identificado varios Fotorreceptores, los cuales de acuerdo con la longitud de onda que los activa se clasifican en: -FITOCROMOS: luz roja entre 600 y 700 nm -CRIPTOCROMOS: luz azul entre 400 y 500 nm y luz ultravioleta A entre 320 y 400 nm -FOTORRECEPTORES DE ULTRAVIOLETA B: entre 280 y 320 nm LOS CAMBIOS DE LUZ SON PERCIBIDOS PRINCIPALMENTE POR LAS HOJAS

FITOCROMOS Las plantas contienen un pigmento denominado Fitocromo que se encuentra en dos formas diferentes e interconvertibles: -Pr (la forma que absorbe luz roja, “red”) y Pfr (la forma que absorbe luz roja lejana, “far red”). 

Reacciones de fotoconversión: Cuando una molécula de Pr absorbe un fotón de luz de una longitud de onda de 660 nm se convierte en Pfr en cuestión de segundos; cuando una molécula de Pfr absorbe un fotón de luz roja lejana de una longitud de onda de 730 nm se convierte rápidamente en la forma Pr en unos 20 a 30 milisegundos . 

FITOCROMOS= CROMOPROTEINAS Pr= Forma Inactiva y Estable PFr= Forma Activa e inestable

EFECTOS FISIOLOGICOS: De acuerdo con la cantidad de luz roja requerida para su inducción (Fluencia= moles de cuantos de luz/m2): - Respuestas de muy baja fluencia. No presentan fotorreversibilidad R/RL -Respuestas de baja fluencia. Presentan fotorreversibilidad R/RL -Respuestas de alta fluencia o irradiancia. No presentan fotorreversibilidad R/RL

B. Efectos de acuerdo con el tiempo requerido para la respuesta: 1. Lentos (síntesis de proteínas): Germinación Inducción Floral Síntesis de pigmentos (clorofila, antocianinas) Alargamiento celular Síntesis de enzimas 2. Rápidos (actuan sobre la permeabilidad de las membranas): Movimiento de los folíolos Movimiento de los cloroplastos

Longitud del vastago

CRECIMIENTO REPRODUCTIVO Definición: procesos complejos que se inician al inducirse la floración y que conllevan a la formación de frutos y semillas Importancia Perpetuación de las especies Entrecruza genética Variabilidad Adaptación

Fases del crecimiento reproductivo I: Iniciación y Crecimiento del primordio floral II : Polinización y fertilización III : Crecimiento y maduración del fruto y la semilla

Floración: inducción y formación de los primordios florales

Condiciones para florecer A.- Madurez (frecuentemente asociada a cambios de características vegetativas) Tamaño determinado (mínimo) de la planta Capacidad hormonal de ser inducida Desarrollo del meristemo apical B.- Factores ambientales

Fases de la floración 1.- Inducción: recepción del estimulo que inicia los procesos. Eventos que le “indican a la planta” que debe alterar su programa de desarrollo. Se forma el mensajero quimico. 2.- Evocación: la planta está comprometida a florecer, inicio de la floración en los meristemos. Eventos que conducen a que los meristemos formen primordios florales en vez de hojas. 3.- Iniciación: primera evidencia morfológica 4.- Desarrollo: formación de las partes florales 5.- Antesis: apertura de la flor completa

Factores a. Endogenos (: en este caso la floración ocurre debido a una regulación autónoma, no por ninguna condición ambiental particular) Ritmos circadianos Hormonas Edad o tamaño

Factores Exogenos: en este caso la floración ocurre debido a condiciones ambientales particulares Luz (fotoperiodo) Temperatura (vernalización) Agua (hidroperiodo)

LUZ: Fotoperiodismo: Habilidad para detectar y responder a la longitud del día, lo cual hace posible que ocurran ciertos eventos en una época del año

Fotoperíodo critico: Cantidad máxima o mínima de horas luz (u oscuridad) requeridas para florecer en un ciclo diario de 24 h. Varía ampliamente entre las especies, puede ser modificado. Fotoperíodo inductivo: fotoperíodo que aplicado una o más veces, induce la floración

Clasificación de las plantas de acuerdo a la respuesta de la floración al fotoperíodo PDC (SDP) : floración cuando la longitud del día es menor que el fotoperiodo critico (o la longitud de la noche excede). Receptor: Fitocromo PDL (LDP):floración cuando la longitud del día es mayor que el fotoperiodo critico (o la longitud de la noche es menor) Receptor: Fitocromo

Clasificación de las plantas de acuerdo a la respuesta de la floración al fotoperíodo PDN: Insensibles al fotoperiodo. Regulación autónoma PDL-C: floración después de una secuencia DL seguidos por DC PDC-L: floración después de una secuencia Dc seguidos por DL

PDC PDL F NF NF F F NF NF F

Ejemplos de plantas con diferentes respuestas al fotoperiodo para florecer Plantas de dias cortos PDC Allium cepa cebolla Glycine max Soya Gossypium hirsutum Algodón Oryza sativa Arroz Plantas de dias largos PDL Avena sativa Avena Beta vulgaris Remolacha Hordeum vulgare cebada Spinacea oleracea espinaca Plantas insensibles o neutras al fotoperiodo Cucumis sativus Pepino Heliantus annus Girasol Licopersicum esculentum Tomate Phaseolus vulgaris Caraota

FOTOPERIODO Órgano receptor es la hoja Fitocromo es el receptor del estimulo Numero de ciclos inductivos varía con la especie El periodo oscuro es el inductivo

FOTOPERIODO (Eventos) Formación del fitocromo activo (estado fotoestacionario) Recepción del estimulo Transporte del estimulo floral por el floema Acción del ritmo circadiano Cambios geneticos, bioquímicos, fisiológicos, histológicos y morfológicos Yema vegetativa a yema floral

VERNALIZACION Mecanismo de floración promovido por las bajas temperaturas Órgano receptor: yemas apicales Temperaturas optimas 0- 10 ºC. (Ojo: temp menores a 4 ºC pueden producir daños). Tiempo: varias semanas para saturar la respuesta. Depende de la especie Proceso irreversible Requiere de oxigeno y carbohidratos Puede ser sustituido por AG3

HIDROPERIODO Mecanismo de floración que responde a alternancia hídrica (periodos de sequía y lluvia) Cultivos: Café, mango, aguacate, cítricas

HIDROPERIODO (Eventos) Formación y activación de un mensajero que desencadena el mecanismo hormonal (ABA???) Recepción del estimulo Traslocación del mensajero hasta la yema vegetativa Cambios genéticos, bioquímicos, fisiológicos, histológicos y morfológicos Yema vegetativa a yema floral

Crecimiento vegetativo Crecimiento Reproductivo Madurez fisiológica para la floración Percepción del estimulo ambiental Alteración metabólica Formación del estimulo floral interno Translocación del estimulo floral hacia el ápice vegetativo Transformación del ápice vegetativo a floral Inicio del primordio floral Desarrollo de la yema floral Desarrollo de partes florales Desarrollo del saco embrionario, núcleos y óvulos Desarrollo del grano de polen Antesis (apertura floral) Polinización Tubo polínico Desarrollo de la Semilla y el fruto Fertilización