Reguladores do crecemento

Reguladores do crecemento Margarita Quintela Baluja

1

Índice: Hormonas vexetais. Sustancias reguladoras do crecemento. Definición.

5

Características principais

6

Principais hormonas vexetais

7

Mecanismo de acción

8

Control hormonal. Homeostasis.

9

Auxinas

10

Auxinas principais

11

Modo de actuación

12

Funcións

13

Dominancia apical

14

Usos agrícolas

15

Formación de raíces adventicias

16 2

Presentación comercial

17

O movemento nas plantas

18

Tropismo

19

Fototropismo

20

Xeotropismo

22

Citoquininas

24

Funcións

25

Esquema do control na diferenciación exercida pola interacción de auxina e citoquinina

27

Etileno

28

Síndrome da triple resposta

29

Funcións

30

Pérdida do gravitropismo durante a xerminación

31

Usos agrícolas

32

Efectos do etileno na maduración dos froitos

33 3

Proceso de abcisión dunha folla

34

Giberelina

35

Funcións

36

Poliamina

38

Funcións

39

Ácido abcísico

40

Funcións

41

Peche dos estomas inducido por ABA

42

Brasinosteroides

43

Aplicacións na producción de planta (reguladores do crecemento)

44

Algúns usos agrícolas (reguladores do crecemento)

45

Máis usos agrícolas (reguladores do crecemento)

46

Bibliografía

47 4

HORMONAS VEXETAIS OU FITOHORMONAS : Julius Von Sachs en 1887 Definición: sustancias químicas de composición sinxela que se encargan de regular todas as funcións vitais das plantas (crecemento, desarrollo, metabolismo). Son sintetizadas nun determinado lugar da planta e translócanse a outro, onde actúan a baixas concentracións.

O termo SUSTANCIAS REGULADORAS DO CRECEMENTO, é máis xeral e comprende tanto as sustancias naturais como sintetizadas en laboratorio que determinan todos os procesos vitais nos vexetais.

5

CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS: Pequeno tamaño: para poder atravesar as paredes celulares e penetrar nas células onde levarán a cabo a súa acción Prodúcense en órganos da planta como meristemas, follas …

Non son estructuras nen órganos especializados Viaxan polo xilema ou floema ata os órganos diana onde actuarán Cando actúan sobre o órgano no que se producen o transporte é célula a célula.

Prodúcense en pequenas cantidades as necesarias para exercer a súa acción Actuación coordinada: contraréstanse ou poténcianse según a súa concentración.

Non se acumulan, desnaturalízanse e prodúcense máis segundo as necesidades 6

Principais hormonas vexetais:

7

MECANISMO DE ACCIÓN Interaccionan cun receptor específico unha vez producida a señal actúan por TRANSDUCCIÓN

As rutas de transducción traducen a sinal nunha resposta

A actuación dependerá da sensibilidade do tecido ( nº de receptores) e da concentración da hormona.

NIVEL ACTIVO dunha hormona: forma na que desencadea respostas 8

CONTROL HORMONAL (HOMEOSTASIS) -Importante para o control do crecemento, defensa ante situacións determinadas (peche de estomas no caso de sequía)

Mecanismos: Biosíntesis: fabricación de hormonas para aumentar a súa concentración.

Degradación catabólica: eliminación para conseguir o efecto contrario.

Transporte: levar hormonas de zonas de alta concentración a zonas de déficit, ou transportar hormonas ó lugar onde é preciso a súa acción.

Conxugación: é a modificación de hormonas (engadindo azúcares ou aminoácidos principalmente, o otras moléculas de baixo peso molecular). É o paso inicial para a súa degradación, para poder almacenalas, para a súa maior eficacia no transporte ou para inactivalas.

Compartimentación: para aumentar ou disminuir os niveis hormonais.

9

AUXINAS

auxein (grego): crecer,aumentar Ácido indol acético

-Son as primeiras hormonas descritas (1930) -A súa estructura é un derivado do fenol ou do indol, e ten aneis aromáticos con dobres enlaces conxugados.

-Todas son ácidos.

-Descubríronse a partir do efecto de curvatura dos talos ó cortar a súa parte apical.

-No se coñce o modo de acción pero está relacionado directamente coa súa estructura, xa que ó ser modificada perde as súas funcións.

-Sintetízanse principalmente nos tecidos en división e crecemento (meristemas apicais,meristemas das raíces, follas novas) -Froitos novos e sementes conteñen altos niveis de auxinas pero non está claro que se sinteticen neles -Transpórtase célula a célula (transporte polar), e/ou polo floema 10

Ácido indolacético (coa que máis se experimen tou)

As

Ácido fenilo acético

auxinas principais son:

Ácido 4cloroindol acético

Ácido indolbutílico (usado para o enraizamen to) 11

MODO DE ACTUACIÓN: Actúan sobre as células meristemáticas producindo o seu alongamento, debido a que reblandece as súas paredes celulósicas.

Simultáneamente, entra auga nas células, aumentando a súa turxencia e o seu volume. Tamén provocan un aumento do metabolismo celular. Deste xeito producen o crecemento en lonxitude do talo.

12

Alongamento das células meristemáticas Crecemento en lonxitude do talo Inhibición do crecemento das xemas axilares, favorecendo o crecemento das apicais

Favorecen o crecemento en lonxitude , impedindo a ramificación da planta Activan o cambium para producir xilema e floema, favorecendo o crecemento en grosor

Provocan a aparición de raíces nos esquexes Facilitan o cuaxado dos froitos Son responsables dos tropismos

Abcisión de órganos (follas, flores e froitos) Estimulan a aparición de raíces laterais ou adventicias; inhiben a elongación da raíz principal

13

DOMINANCIA APICAL Acci贸n coordinada auxinas/citoquininas

14

USOS AGRÍCOLAS:

As aplicacións agrícolas das auxinas son a reproducción, a formación de froitos, floración, partenocarpia (froitos sen semente), aparición de flores femininas e creación de herbicidas

15

Formaci贸n de ra铆ces adventicias

16

17

O movemento nas plantas -As plantas carecen da capacidade de movemento tal como a coñecemos nos animais.

-Non se moven…..pero podemos interpretar certas reaccións como movementos.

TROPISMOS

cambio na dirección de crecemento das plantas

NASTIAS

reaccións que semellan movementos rápidos, como apertura e peche de flores e follas

18

T R O P I S M O S

Son movementos lentos debidos ó crecemento desigual de unha zona da planta.

Son provocados e dirixidos nunha dirección por un estímulo.

Os tropismos máis característicos son o fototropismo e o xeotropismo, os cais están condicionados pola acción das auxinas.

Cando a planta diríxese hacia o estímulo denomínanse positivos e se crecen no sentido contrario son negativos.

19

Fototropismo é o crecemento da planta motivado pola luz.

Na raíz, unha alta concentración de auxinas provoca o alongamento celular no lado da luz , producindo unha curvatura hacia a oscuridade ,hacia onde crecerá a raíz.

O talo acostuma medrar hacia a luz por un fototropismo positivo.

Nembargantes, na raíz,o

Cando a luz chega dende unha dirección, a planta cúrvase e diríxese hacia ela

fototropismo é negativo

Esto débese a que se concentra maior cantidade de auxinas no lado onde non incide a luz, polo que o alongamento das células nese lado é maior, co que se produce unha curvatura que acaba por inclinar a planta na dirección da luz.

20

21

X E O T R O P I S M O

O talo presenta xeotropismo negativo, polo que crece hacia arriba, en contra da gravedade.

A raíz presenta un xeotropismo positivo, crecendo hacia abaixo, estimulada pola gravedade.

Provocado pola gravedade

Cando unha planta é colocada en posición horizontal, as auxinas concéntranse na parte inferior do talo en crecemento, favorecendo o crecemento desa zona. En consecuenciaprodúcese unha curvatura do talo que crecerá hacia arriba.

22

23

CITOQUININAS -sustancias derivadas das ADENINAS; unha delas a ZEATINA, é relativamente abundante -prodúcese nos meristemas dos ápices das raíces, follas en desarrollo e embrións novos e viaxa até os brotes do talo e das ramas polo xilema -xunto coas auxinas estimula o proceso de división celular e por tanto estimula o crecemento -Naturais 6 (γ,γ dimetilalilamino) purina Cinetina (6 furfurilamino purina) Sintéticos Benciladenina ( 6 bencilaminopurina)

ACTUACIÓN: incrementa a tasa e a velocidade de acumulación dos ácidos nucleicos no primordio da xema activando o ADN; inflúe na súa división en fragmentos, no crecemento destes fragmentos así como na división celular. Isto tradúcese na velocidade, porcentaxe de brotación así como no vigor dos brotes o cal favorece o fluxo das reservas dos tecidos hacia os brotes 24

Funcións: Estimulan

a proliferación de células meristemáticas.

Favorecen o desarrollo das xemas axilares para producir as ramas , inhibindo o crecemento apical, polo que deben estar en equilibrio coas auxinas.

Favorecen o desarrollo dos brotes tras o periodo invernal e nos bulbos e tubérculos.

Frenan a caída as follas.

Retrasan o envellecemento Provocan cambios na morfoloxía según o tipo de crecemento Xunto ás auxinas estimulan a formación de raíces e tallos.

Interveñen na formación de calos Promove o desarrollo de cloroplastos Induce o movemento de nutrintes a través da estimulación do metabolismo 25

Inhiben a dominancia apical en ausencia de auxinas (exemplar da dereita)

Retraso da senescencia pola adici贸n de citoquininas 26

Esquema do control na diferenciaci贸n exercida pola interacci贸n da auxina coa citoquinina 27

ETILENO

Hidrocarburo insaturado liposoluble (capaz de traspasar a membrana) C2H4

-Gaseoso a temperatura ambiente -É a hormona da senectude:a súa función xeral é inhibir o crecemento da planta, determinando o fin do seu ciclo vital. A senescencia está controlado polo balance de etileno e citoquinina, aumentando o etileno, aumenta a senescencia.

-O seu descubrimento produciuse no século XIX, co uso de carbón para a iluminación, observouse que as árbores situadas cerca das lámpadas defoliábanse máis que as outras. O gas do carbón afectaba ó seu crecemento e desarrollo. O etileno foi identificado neste gas.

Intervén no desarrollo do síndrome da triple resposta., provocando 3 alteracións anormais: o talo cúrvase perdendo o hábito xeotrópico normal, inhibe o crecemento en lonxitude de talos e raíces e os talos engrósanse(o etileno aumenta o grosor das células parenquimáticas).

28

Síndrome da triple resposta: experimento realizado na plántula do guisante; a medida que aumentamos a concentración de etileno, prodúcese acortamento, engrosamento, e tendencia ó crecemento horizontal.

29

Funcións: Favorece a destrucción da clorofila provocando o amarilleamiento das follas.

Acelera a maduración dos froitos.

Responsable da abcisión, caída das follas e dos froitos.

Acelera a senescencia en tecidos vexetais.

Responsable da maduración dos froitos climatéricos (tomate, mazás, aguacate... cítricos non) e de outros tecidos como follas, talos e flores.

Estimula a xerminación de sementes.

Asociada ás situacións de estrés da planta (temperaturas extremas, feridas, patóxenos…)

Intervén na formación de parénquima: pode formalo con buracos para favorecer a chegada do oxíxeno ás raíces ou moi compacto para limitalo.

Promove o crecemento lateral (pérdida de gravitropismo) ; importante durante a xerminación 30

Promove o crecemento lateral (p茅rdida de gravitropismo) ; importante durante a xerminaci贸n 31

Induce a floración en bromeliáceas (piña, mango…)

Nos tomates transxénicos inhíbese a síntese de etileno.

Desverdizado (pérdida do cor verde aínda que o froito segue inmaduro)

USOS AGRÍCOLAS

Noutros grupos induce a abcisión.

Debido a súa alta tasa de difusión, é difícil de usar en campo.

Empréganse compostos liberadores de etileno

Maduración controlada.

32

Efecto do etileno na maduración dos froitos,a caixa da dereita mantívose 3 días nunha habitación cunha atmósfera enriquecida con etileno, a caixa da esquerda nunha atmósfera normal sen etileno.

33

Proceso de abcisión dunha folla: a auxina favorece a persistencia da folla durante a fase de mantemento. Cando se induce a abcisión, disminúe o nivel de auxina, aumentando o de etileno. Ó modificarse o equilibrio hormonal, increméntase a sensibilidade das células diana ó etileno; estas células segregarán enzimas específicos que hidrolizan os polisacáridos da parede celular conducindo á abcisión da folla.

34

GIBERELINA -As 130 giberelinas actualmente coñecidas surden de esta estructura base.

-A veces sirven de criterio taxonómico.

-Das numerosas GA’s presentes nun órgano ou nunha planta, probablemente so uhna sexa activa e o resto son precursores ou productos metabólicos.

-Estas hormonas son producidas no ápice do talo, froitos, tecidos novos e sementes en desarrollo, e son conducidas polo floema a tódolos demais órganos do vexetal -A súa actividade consiste no alongamento das células a nivel dos entrenós do talo, co cal, aumentan a distancia entre dous nós e así producen o crecemento en lonxitude das plantas.

ACTIVIDADE DE ESTÍMULO NA XERMINACIÓN DAS SEMENTES: Son as responsables da xerminación das sementes. Cando a semente toma auga, estimúlase a acción da amilasa que forma glucosa a partir do almidón.

Este aumento de glucosa estimula a síntese de giberelinas que provocan o desarrollo do embrión para dar unha nova planta.

35

froitos.

Aumentan o

Estimulan a formación das flores e a súa transformación posterior en froitos tamaño das flores e das follas nalgunhas plantas

Inducen a actividade do cambium nalgunhos árbores de climas templados para que broten na primaveira.

Son as responsables da xerminación das sementes.

En anxioespermas leñosas e froitais inhiben a floración.

Producen partenocarpia (reproducción sen fecundación onde o froito xenérase sen sementes).

Tenden a producir plantas masculinas en especies dioicas.

Poden suplir os fotoperíodos e os termoperíodos necesarios para o crecemento.

Case todas as sementes xerminan inducidas por GA. Posibilitan a movilización de reservas nas sementes.

36

Promoven o crecemento do talo por expansi贸n celular 37

Poliamina -Son compostos policatiónicos derivados de aminoácidos, polo que poseen carga positiva, a carga é maior canto máis grande é a molécula. Interacciona con moléculas de carga negativa como lípidos de membrana e ácidos nucleicos.

-Son esenciales para a vida.

-A súa concentración es 10 veces maior que a de outras hormonas.

-Químicamente é semellante ás proteínas.

-Son moi heteroxéneas, poseen tamanos e cargas moi distintas.

38

Funcións pol

Participan activamente na división celular, polo que xeralmente abundan mais en tecidos novos.

Esenciais para a morfoxénese (embrioxénese)

Formación de raíces.

Estabilizan a membrana por ser proteínas.

Retrasa a senescencia ó estabilizar a membrana e ó actuar xunto ós ácidos nucleicos evitando a degradación deles.

39

Ácido abcísico ABA -O ácido abscísico parécese químicamente á giberelina, pero os seus

efectos son contrarios ós déstas.

-Esta hormona sintetízase nas follas e é transportada ós meristemos apicais a través do floema.

-Se trata dun inhibidor do crecemento das plantas cando as condicións son desfavorables (frío, falta de auga, falta de luz...).

-A súa acción inhibidora tamén impide a xerminación das sementes e o desarrollo dos brotes.

-Créese que tamén actúa nas follas pechando os estomas cando a cantidade de auga é insuficiente, evitando así a transpiración.

-Transportado no xilema e no floema, pero máis abundante no floema.

-Sintetizado nos cloroplastos e outros plastidios.

40

Funcións Inhibidor do crecemento (antagonista de auxinas, citoquininas e giberelinas)

Tolerancia ó estrés ambiental, principalmente ó estrés hídrico (promove a síntese de proteínas protectoras, promove o crecemento da raíz e pecha os estomas)

Estimula a durmancia, retrasando o tempo de maduración/xerminación das sementes

Induce á senescencia, inducindo a producción de etileno

Promove a acumulación de reservas de proteínas e tolerancia á desecación das sementes.

41

Peche dos estomas inducido por ABA

42

Brasinosteroides

-BL -Promoven a expansión e a división celular -Importante no desarrollo vascular -Aparentemente o seu beneficio sobre o rendemento dos cultivos é maior en condicións de estrés -Segundo a súa concentración, promove ou inhibe o crecemento das raíces.

Promove a diferenciación do xilema -Requerido para o crecemento do tubo polínico

43

Na actualidade as sustancias reguladoras do crecemento ofrecen unha magnifica oportunidade para mellorar os sistemas de producción, modificando as deficiencias fenotípicas dos cultivos.

Permiten realizar avances que levarían décadas usando as técnicas tradicionais, pero non producen cambios definitivos, como a modificación xenética, senon que realízanse á vontade do produtor e do mercado.

Son únicas na súa característica de ser absorbidas polos tecido vexetais e transportadas ó sitio de reacción antes de inducir o efecto desexado.

APLICACIÓNS NA PRODUCCIóN DE PLANTA ( reguladores do crecemento)

44

Algúns usos agrícolas: (reguladores de crecemento en xeral)

-Aclareo de flores

-As

Forma dos froitos

plantacións en “espaldera”, facilitando a mecanización da cosecha, lógrase cunha combinación de poda mecánica e aplicación de retardantes do desarrollo

e froitos: realízase o mes posterior á floración para conseguir maior tamaño do froito; empréganse como aclaradores a auxina sintética ácido naftaleneacético (ANA) e a súa amida (ANAm)

-Control do crecemento das árbores: para que unha vez formadas deixen de crecer aceleradamente ; aplícase ANA as feridas das podas para suprimir o sobrevigor e que den lugar a ramas curtas.

-Control da caída da froita antes da época de cosecha: con aspersiones de baixa concentración de ANA, ANAm cando queremos evitar a caída da froita; úsanse estimuladores da escisión como Etefon para facilitar a cosecha mecánica 45

Máis usos agrícolas: Braceo de árbores no viveiro; a árbore ideal para hortos é

aquela que no seu primeiro ano de crecemento produce suficiente número de ramas laterais con bo ángulo sobre o talo ; isto conséguese mediante o uso de sustancias efectivas para inactivar , temporalmente, o ápice coma prohexadiona de calcio. Deste xeito a dominancia apical redúcese a tal grado que permite o gromado de xemas laterais e, ó establecerse novamente a dominancia do ápice, o crecemento dos novos brotes será con ángulos abertos.

-Precocidade: no pasado os primeiros anos das plantacións froiteiras dedicábanse á formación vexetativa da árbore, para conseguir unha estructura forte antes de roducir a primeira cosecha. Actualmente indúcense á producción para unha rápida recuperación do capital invertido.

-Aumento en cuaxado de froito: esto depende dunha efectiva polinización, co uso de ácido giberélico ou, cunha combinación a base de auxinas, giberelinas e difenilurea é posible estimular a formación de froitos partenocárpios 46

Bibliografía : -BIOFERTILIZACIÓN Y HORMONAS VEGETALES EN LA SOBREVIVENCIA Y CRECIMIENTO DE PLANTULAS DE Phalaenopsis (Orchidaceae) PRODUCIDAS IN VITRO Vincenzo BERTOLINI, CRA Istituto Sperimentale per la Floricoltura Sezione di Palermo, 90011 Bagheria (PA), ITALIA -Biotecnología moderna de los alimentos, salud y desarrollo humano: estudio basado en evidencias DEPARTAMENTO DE INOCUIDAD DE LOS ALIMENTOS* ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD -Hormonas vegetales: reguladores del crecimiento y desarrollo ; Laboratorio de Biología Molecular Vegetal, Facultad de Ciencias ( http://bmv.fcien.edu.uy ) “Control Biológico de enfermedades de plantas” Ing. Agr. Pedro Mondino -Los cultivos celulares y sus aplicaciones II (cultivos de células vegetales) Lic. María Eugenia Segretín INGEBI-CONICET - Dpto. FBMyC, FCEyN-UBA ; Consejo Argentino para la información y desarrollo de la Biotecnología 47

-Nutrición, Regulación del Crecimiento y Desarrollo Vegetal Dr. Adam Kamara Keita Director General Intrakam, s.a. de c.v.

- VIII. EL USO DE HORMONAS EN LA PRODUCCIÓN DE CULTIVOS HORTÍCOLAS PARA EXPORTACIÓN Dr. Homero Ramírez ____________________________ -VIII. EL USO DE HORMONAS EN LA PRODUCCIÓN DE CULTIVOS HORTÍCOLAS PARA EXPORTACIÓN Dr. Homero Ramírez Departamento De Horticultura Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro Saltillo Coahuila, México E-MAIL: homeror @terra.com.mx -MÉTODOS DE REPRODUCCIÓN ASEXUAL DE PLANTAS Y SU APLICACIÓNUNA PUNO

48