Factores que afectan la velocidad de ascenso del agua en las plantas 3.3.11 Factores que afectan la velocidad de ascenso del agua en las plantas Profa. María Ferrarotto Semestre II-2009 Mayo, 2010

La transpiración es, además, el mecanismo que origina la tensión en el xilema y el ascenso del agua en la planta. Mecanismo que permite la distribución en toda la planta del agua y de los nutrientes minerales absorbidos por las raíces.

SISTEMA SUELO-PLANTA-ATMOSFERA Flujo de agua:  r Flujo = suelo - raíz = r1 raíz - tallo = r2 tallo - hoja = r3 Choja - Caire r4

DIFUSION Ley de Fick Js = - Ds Cs x Corta distancia Difusión en gas t ½ = distancia2 = (10-3m)2 = 0.042s Ds 2.4.10-5 m2s-1 t ½ = (1 m)2 = 32 años 10.10-9 m2s-1 Corta distancia Difusión en gas Larga distancia Difusión en líquido

TRANSPIRACION Es la pérdida de agua en forma de vapor desde la planta hacia atmósfera El proceso que media la transpiración es la difusión Depende de dos factores: w (hoja-atmósfera) Resistencias: hoja (rs + rc) capa límite (rcl)

E = CWVhoja - CWVaire rs + rc + rcl E = transpiración CWVhoja = [H2O] (g) dentro de la hoja CWVaire = [H2O] (g) en el aire fuera de la hoja rs = resistencia estomática rc = resistencia cuticular rcl = resistencia de la capa límite

Relación entre el contenido de agua (Cw) (g), la Presión de agua (Pw), la humedad relativa (HR) y el potencial hídrico (Ψw)a 20 °C w = RT Ln HR Vw 100 HR = Cw * 100 Cwv(sat) w = RT Ln e Vw eo

Efecto de la temperatura sobre la [H2O](g) sat

Efecto de la temperatura sobre la [H2O](g) w = RT Ln HR Vw 100 HR = Cw * 100 Cwv(sat) La fuerza conductora para la pérdida de vapor de agua de la hoja es la diferencia en Cvw y esta diferencia depende de la temperatura.

3.3.12 Respuesta estomática a condiciones ambientales

Densidad estomática de diferentes especies de cultivos. ESPECIE DE CULTIVO No. de Estomas / mm2 de lámina foliar H A Z E N V E S AVENA (Avena sativa) 25 23 TRIGO (Triticum aestivum) 33 14 MAIZ (Zea mayz) 45 89 CARAOTA (Phaseolus vulgaris) 40 281 TOMATE (Lycopersicum sculentun) 96 203 ALFALFA (Medicago sativa) 169 138 PAPA (Solanum tuberosum) 51 161 MANZANA (Pyrus malus) 400 CHICHARO (Pisum sativum) 100 130 ARROZ (Oryza sativa) 337 469

Disposición radial de las microfibrillas de celulosa

APERTURA ESTOMATICA vs. FACTORES AMBIENTALES

Cambios diarios y su efecto sobre la apertura y cierre estomático

Efecto de la luz PAR en la apertura estomática

3.3.13 Mecanismos de control estomático

APERTURA Y CIERRE DE ESTOMAS

Desciende pH celular: 5.2  5.6 ATP ADP + Pi H+ H2O OH- Malato2- K+ Apertura estomática Molecula que transporta Cl- ATP-asa que bombea H+ Molecula que transporta K+ pH apoplástico: ATP-asa bombea protones hacia la parte externa, o espacio apoplastico que rodea la célula guardián lo que genera un gradiente de potencial electroquímico que actúa como fuerza motora para la acumulación de iones . La acumulación de solutos osmoticamente activos en las células guardianes provoca la acumulación de agua, un aumento en la presión de turgencia y finalmente la apertura del estoma. El ion Cl- se acumula en la célula guardián durante la apertura estomática. Esto provoca la entrada de iones K+ y Cl- a formación en la vacuola del anión orgánico malato-2.

El ion Cl- se expulsa con el cierre del estoma. Sube 5.6  5.2 Malato2- K+ Cl- H+ Cierre estomático pH apoplástico: Molecula que transporta Cl- ATP-asa que bombea H+ Molecula que transporta K+ El ion Cl- se expulsa con el cierre del estoma. El anión orgánico malato-2 disminuye durante el cierre del estoma. El cierre del estoma hacia el atardecer va acompañado con una disminución de sacarosa.

1 Cloroplasto Vacuola Citoplasma Almidón Cl- Cl- CO2 H+ H+ Malato K+ Fru-6P RuBP CO2 3 PGA DHAP Fru-1,6-BP Glu-6P Almidón Glu Maltosa Cl- Cl- CO2 H+ H+ Glu-1-P DHAP PEP Malato K+ K+ Vacuola Malato Cl- Sacarosa Sacarosa K+ Citoplasma

La apertura estomática está asociada a la acumulación de potasio y el cierre a la disminución de sacarosa. Los solutos osmoticamente activos que se presentan en las células guardianes se originan de la siguiente forma: La acumulación de K+ y Cl- acoplada a la biosíntesis de malato-2. La producción de sacarosa mediante la hidrólisis de almidón. La producción de sacarosa mediante fijación de CO2 en los cloroplastos de las células guardianes. La acumulación de sacarosa generada por fotosíntesis de las células del mesófilo.

¿Qué sucede en condiciones de estrés hídrico ?

3.3.14 Transpiración y factores que la afectan

RESISTENCIAS AL FLUJO DE AGUA 3.3.14 Factores que la afectan: Apertura estomática RESISTENCIAS AL FLUJO DE AGUA HOJA-ATMOSFERA

RESISTENCIAS AL FLUJO DE AGUA HOJA-ATMOSFERA Rs Rcl Rc estomática Rs (variable) capa límite Rcl cuticular Rc (fija) Los estomas son el único punto de control que posee la planta para controlar la pérdida de agua por transpiración.

RESISTENCIA A LA CAPA LIMITE Factores que la afectan: 3.3.14 Factores que la afectan: Viento RESISTENCIA A LA CAPA LIMITE Factores que la afectan: Humedad del suelo Apertura estomática Viento

RESISTENCIA ESTOMATICA Resistencia asociada a la difusión del H2O(g) a través del poro estomático. Factores que afectan el movimiento estomático: CO2 interna Irradiancia w hoja Temperatura Humedad del aire

RESISTENCIA ESTOMATICA vs. FACTORES AMBIENTALES

Cierre estomático inducido por ABA

gradiente de potenciales 3.3.14 Factores que la afectan: Humedad del suelo ψh El agua se mueve por gradiente de potenciales

Gutación Hidátodos Segregan soluciones acuosas sumamente diluida, Agua en forma de gotas: gutación.

Esquema de un lisímetro de campo 3.3.15 Cuantificación de la transpiración Esquema de un lisímetro de campo

Porómetro Se utiliza para medidas del índice de transpiración estomática en las hojas de las plantas. La porometrìa es el estudio del flujo de gas a través de los poros, particularmente a través de los estomas de las hojas. Una celda pequeña sujeta por corto tiempo sobre la superficie inferior y se mide la humedad en el interior de la cámara. Un microprocesador calcula la transpiración de la humedad absoluta (la humedad relativa y la temperatura del aire). Desventaja: Es costoso

Permite medir el gasto de agua en un sistema. Potómetro. Capilar graduado burbuja Permite medir el gasto de agua en un sistema. Se sumerge las raíces de la planta, o el tallo sin raíces, en el potómetro; en ocasiones el tallo se sujeta directamente a una bureta, o la pérdida de agua puede cuantificarese como el movimiento de la burbuja de aire a través del tubo capilar. Puede ser útil para estudiar las tasas de transpiración a intervalos breves, aunque las raíces sumergidas llegan a sufrir deficiencia de oxígeno, lo que reduce la captación de agua.

Método de intercambio de gases o celda de aislamiento: La transpiración se calcula midiendo el vapor de agua en una atmósfera cerrada que rodea a la hoja. La hoja puede estar encerrada en una celda o cámara. Desventaja: la transpiración es afectada por la humedad que, a su vez cambia en la cámara durante la medición.

Se aplica calor a toda la circunferencia de tronco de un árbol Método de flujo en el tallo: Se aplica calor a toda la circunferencia de tronco de un árbol Se aplica pulso de calor en un punto determinado del tallo, y después se mide la temperatura en un punto situado más arriba. El tiempo que se requiere para que el incremento en la temperatura llegue al segundo punto es indicativo de la velocidad con que fluye la savia. Si se conoce el diámetro del tallo es posible estimar la transpiración y compararla con otras mediciones. Desventaja: los dispositivos electrónicos no son sencillos y deben proporcionarse por separado para cada dispositivo

Uso de cloruro de cobalto. La transpiración se indica por un cambio de color de un pedazo de papel de filtro impregnado con una solución al 3% de cloruro de cobalto, que se aplica sobre una hoja y se mantiene en posición con un clip. Cuando está seco es de color azul y cuando se humedece rosado. La velocidad con que el papel cambia de color es un indicio de la velocidad de transpiración.

Riego por pivote central

Dinámica del desarrollo en función del estado hídrico de la planta

Objetivos: Caracterizar e interpretar la dinámica del desarrollo en función del estado hídrico de las plantas. Discutir la importancia agronómica de estos conocimientos.

EL DESARROLLO DE LAS PLANTAS ES ADECUADO EN CONDICIONES FAVORABLES DE HUMEDAD EN EL SUELO

ESTRÉS HÍDRICO: Es una condición fisiológica en la cual el desarrollo de la planta se ve afectado, debido a limitaciones de agua. SEQUÍA: Es una condición meterológica asociada con deficiencias en las lluvias o precipitaciones. Generalmente asociada con alta temperatura, alta radiación y baja humedad relativa.

-2 MPa -1 MPa 0 MPa Crecimiento celular Síntesis de proteína Apertura estomática Fotosíntesis Respiración Acumulación Pro/ina y carbohidratos Translocación Hsiao y Acevedo, 1974

Eugenio D. Astegiano y Rubén A. Pilatti, 2003 LA EXPANSIÓN FOLIAR DEL SORGO GRANÍFERO EN RESPUESTA A PERÍODOS CORTOS Y SÚBITOS DE ESTRÉS HÍDRICO Agron. Trop. 53:1 TAF= tasa de alargamiento foliar

PERIODOS CRITICOS PARA DEFICIT HIDRICO

PERIODOS CRITICOS PARA DEFICIT HIDRICO

Respuestas por sensibilidad al déficit hídrico Disminución del Crecimiento del sistema aéreo Expansión del sistema radical Ajuste osmótico = Osmorregulación Cierre de los estomas Abscisión de órganos