ciclos biológicos de las plantas...formación de órganos (cultivo in vitro) cinetina...

Curso: Capacitación en técnicas de propagación vegetal

Ciclos Biológicos de las plantas

Docente: Dra Virginia Luquez

vluquez@agro.unlp.edu.ar

Curso: Capacitación en técnicas de propagación vegetal

Clase 2. Contenidos

1 . Ciclo de vida de las plantas.

2. Hormonas que afectan la propagación de plantas.

3. Desarrollo reproductivo.

Curso: Capacitación en técnicas de propagación vegetal

Clase 2. Contenidos

1 . Ciclo de vida de las plantas.

ADN doble hélice

El ADN está formado por 4 clases de componentes: los nucleótidos

A: adeninaG: guaninaC: citocinaT: timina

La información genética está contenida en el orden de los

nucleótidos

La información genética está contenida en el ADN de las células

Taiz & Zeiger 3ra edición

Cromatina

Nucleosoma

Cromatina

desordenada

Cromatina condensada: cromosoma

ADN

En los eucariotas, el ADN es una

molécula muy larga y esta plegado formando la cromatina

Cuando la célula se divide se

distinguen los cromosomas

Cada especie tiene un número típico de cromosomas que son visibles al dividirse la célula

De acuerdo al número de cromosomas, las células pueden ser:

Haploides: un juego de cromosomas (n).

Diploides: dos juegos de cromosomas, uno proveniente de la madre y otro del padre (2n): cromosomas homólogos.

Figure 17-47 (part 2 of 2) Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

Origina 4 células con la mitad del

número de cromosomas que la

célula madre: las gametas

Origina 2 células con el

mismo número de

cromosomas que la

célula madre

Las células se pueden dividir por mitosis y meiosis

Cuando se fusionan la gametas, se forma una célula 2n: la cigota que combinará los genes de ambos padres

Arvejas de Mendel:

Semilla amarilla lisa x

semilla verde arrugada

Gen Y: color amarilloGen y: color verde

Gen r: semilla arrugadaGen R: semilla lisa

2 tipos de propagación en las plantas:

-Propagación sexual: por medio de las gametas, implica meiosis.

Los hijos son genéticamente distintos a la planta madre

-Propagación asexual o vegetativa: no hay meiosis ni gametas.

Los hijos son genéticamente idénticos a la planta madre (clones)

Meiosis

Fecundación

Gametofito (n)

Esporofito (2n)

Ciclo de vida natural de una planta terrestre: alternancia de generaciones haploides y diploides

Mitosis

Mitosis

Gametas (n)

Cigota

(2n)

Esporas

(n)

Esporangio (2n)Embrión (2n)

Algas antecesoras de las plantas terrestres

(Carofitas)

Briofitas (Musgos) Pteridofitas (helechos) Gimnospermas Angiospermas

Plantas terrestres

Esporofito (+), tejido de conducción (plantas vasculares)

Plantas con semilla

Plantas con flores

Imágenes: http://botanystudies.com

Plantas terrestres: principales grupos

Gametofito(+)

Plantas vasculares: predomina el esporofito, el gametofito se va reduciendo cada vez mas

Musgos: el gametofito es la generación mas desarrollada, el esporofito depende del gametofito

Esporofito

Algas antecesoras de las plantas terrestres

(Carofitas)

Briofitas (Musgos) Pteridofitas (helechos) Gimnospermas Angiospermas

Plantas terrestres

Esporofito (+), tejido de conducción (plantas vasculares)

Plantas con semilla

Plantas con flores

Imágenes: http://botanystudies.com

Plantas terrestres: principales grupos

Gametofito(+)

Pteridofitas (helechos y afines): diferenciadas en raíces, tallos y hojas (frondes), no tienen semilla.

Nephrolepis “helecho serrucho”, Vivero Di Carlo

Asplenium , vivero

Di Carlo

Helecho arborescente

Adiantum

“culandrillo”

Ciclo de un helecho (sin semilla): el gametofito necesita humedad

Hartmann & Kester

Plant Propagation 2014

Meiosis

Propagación de helechos

Esporas: muy lento

Asexual: rizomas, hijuelos

Cultivo de meristemas (escala comercial)

Gimnospermas: tienen semillas, pero no flores.

Cycas revoluta “cica”

planta tóxica

Coníferas

Araucaria

Gingko biloba “gingko”

Pino

Secuoya Abeto

Gimnospermas: tienen megaesporangios y microesporangios asociados a hojas modificadas (esporofilos) que se pueden agrupar en estróbilos

(conos).

micrópila

Nucelo = megaesporangio

tegumento

Una célula por meiosis origina una megaspora y esta

el megagametofito

Óvulo: luego de la fertilización se convierte en semilla

Estróbilo femenino

Gimnospermas: tienen megaesporangios y microesporangios asociados a hojas modificadas (esporofilos) que se pueden agrupar en estróbilos

(conos).

Estróbilo masculino

Microesporangio: por meiosis se producen las

microsporas que originaran el

microgametofito (grano de polen)

Ciclo de un pino (Gimnosperma, con semilla)

Hartmann & Kester

Plant Propagation 2014

Propagación de Gimnospermas

Semillas (ginkgo y cicas: plantas femeninas y masculinas)

Ginkgo masculino Ginkgo femenino Semillas maduras

Cica masculina Cica femenina Semillas maduras

Propagación de Gimnospermas

Semillas (coníferas)

Cono de Araucaria con semillasCono femenino de ciprés con semillas

Conos masculinos de ciprés

Conos carnosos de enebro (Juniperuscommunis)

Propagación asexual de Gimnospermas

1. Estacas (alto grado de fallas)

Ej: Juniperos (enebro)

2. Hijos (cicas)

3. Acodos

4. Injerto (coníferas variegadas)

5. Cultivo in vitro

Angiospermas: con semillas, flores con verticilos: sépalos, pétalos, estambres y carpelos.

Los óvulos originan las semillas y el ovario el fruto

Ciclo de una angiosperma (con semilla)

Hartmann & Kester

Plant Propagation 2014

Tradicionalmente, las Angiospermas se dividen en Monocotiledóneas y Dicotiledoneas.

Monocotiledóneas Dicotiledóneas

Rosas

PassifloraOrquídeas

Palmera

GirasolGramíneas

Principales diferencias entre Mono y Dicotiledóneas

Monocotiledóneas-Embrión con 1 cotiledón *

-Flores con 3 piezas florales o múltiplos de 3

-Hojas con venas paralelas

Dicotiledóneas-Embrión con dos cotiledones *

-Flores con 4 -5 piezas florales o múltiplos de 4-5

-Hojas con venas reticuladas

Algunas Angiospermas consideradas tradicionalmente como Dicotiledóneas (3% de las

Angiospermas) para algunos clasificacionesmodernas se consideran aparte (no serian ni Mono

ni Dicotiledóneas)

Magnolia

Irupé

Apomixis: el embrión de la semilla se desarrolla a partir de una célula 2n, sin meiosis ni fertilización.

Las plantas que se originan de esta manera son clones de la planta madre.

Ocurre en distintas especies: citrus, mango, rosas, gramíneas.

Propagación de Angiospermas : algunas particularidades

Embriogénesis somática: un grupo de células 2n origina un embrión, sin meiosis y sin formación de gametas.

Los hijos son genéticamente idénticos a la planta madre.

Bryophyllum (en el borde de las hojas)

Propagación de Angiospermas : algunas particularidades

Curso: Capacitación en técnicas de propagación vegetal

Clase 2. Contenidos

1 . Ciclo de vida de las plantas.

2. Hormonas que afectan la propagación de plantas.

Hormonas: Características

# Sustancias naturales sintetizadas por las plantas

# Transmiten información entre diferentes órganos de la planta

# Regulan procesos fisiológicos

Reguladores:

Sustancias sintéticas que tienen acción hormonal.

En la propagación se usan reguladores

Hormonas importantes en la propagación de plantas

*Auxinas

*Giberelinas

*Citocininas

*Etileno

*Acido Abscísico

Auxinas

- Necesarias para el crecimiento, la división celular y formación de órganos (cultivo in vitro)

- Favorecen la formación de raíces adventicias en estacas (“hormona de enraizamiento”)

Ácido indol acético (AIA)

Hormona

Ácido naftalen acético (ANA) Ácido indol butírico (AIB)

Giberelinas

- Promueven el crecimiento de la planta entera

- Promueven la floración en plantas en roseta (“hormona

de floración”)

- Promueven la germinación de semillas

- Promueven la brotación de yemas

Ácido Giberélico (AG3)

Citocininas

-Regulación de la división celular y la formación de órganos (Cultivo in vitro)

Cinetina Bencilaminopurina (BAP)

Etileno

- Respuestas a diversos tipos de estrés (sequía, inundación, etc.)

- Promueve la maduración de algunos frutos

- Promueve la formación de raíces adventicias y la germinación (en algunas especies).

- Provoca la caída de hojas, flores y frutos (abscisión)

Etileno: gaseoso Ethrel o Etefón: regulador que se aplica como líquido

y se convierte en etileno al ingresar a la planta

Acido Abscísico (ABA)

- Promueve el cierre de los estomas (estrés por sequía)

- Inhibe la germinación de semillas y la brotación de yemas

Regulación de la dormición y brotación de yemas en árboles de hoja caduca: controlada por el balance de giberelinas, ABA, temperatura y duración del día.

Modificado de: Falavigna VS, Guitton B, Costes E and Andrés F (2019)

Front. Plant Sci. 9:1990. doi: 10.3389/fpls.2018.01990

Período de crecimiento

Período de reposo

Regulación de la dormición y brotación de yemas en árboles de hoja caduca.

Crecimiento activo

Contenido de Giberelinas

Yemas en dormición

Brotación de yemas

Contenido de ABA

Bajas temperaturas

Altas temperaturas

Otoño Invierno PrimaveraVerano

Inducción de la dormición

Días cortos

Bajastemperaturas

Crecimiento reducidoen un duraznero cuyosrequerimientos de fríopara la ruptura de ladormición sólo fueronparcialmentesatisfechos debido a uninvierno templado.El efecto se puede revertir aplicando giberelinas.

Propagación por estacas:

Algunas especies leñosas necesitan un tiempo de frío para romper la dormición de las yemas (importante en que momento del año se toman

las estacas para propagar)

Curso: Capacitación en técnicas de propagación vegetal

Clase 2. Contenidos

1 . Ciclo de vida de las plantas.

2. Hormonas que afectan la propagación de plantas.

3. Desarrollo reproductivo.

Etapas en el ciclo del esporofito:

1. Embriogénesis

2. Fase vegetativa

3. Fase reproductiva

Proceso a partir del cual una única célula (cigota) se convierte en una estructura multicelular: el embrión, que al germinar la

semilla origina una plántula.

1. Embriogénesis

Taiz y Zeiger 3ra edicion

Crecimiento en la etapa vegetativa:

el meristema apical origina tallo

y hojas

(fitómero)

2. Fase vegetativa

Meristema Apical

Vegetativo

Meristema Apical

Reproductivo

3. Fase reproductiva

Ápice

vegetativo

en cebada

Ápice

reproductivo

en cebada

Meristemas: se convierten en reproductivos (originan una flor o inflorescencia en vez de un fitómero)

Las plantas se pueden clasificar en:

*Anuales: completan su ciclo de vida en una estación de crecimiento.

*Bianuales: viven dos estaciones de crecimiento, la primera vegetativa y la

segunda estación florecen.

*Plurianuales: viven más de dos estaciones de crecimiento

Las plantas se pueden clasificar en:

Monocárpicas: florecen una vez y luego mueren (todos los meristemas pasan de

vegetativos a reproductivos)

Policárpicas: florecen más de una vez (no todos los meristemas se diferencian a

reproductivos).

Agave: planta plurianual monocárpica

Factores internos

Etapa juvenil: etapa del ciclo de vida en que las plantas no florecen aunque las condiciones

ambientales sean favorables

•Puede haber características morfológicas particulares (espinas, diferente morfología de hojas)

Acacia heterophylla

Hojas juveniles y adultas en Eucalyptus

Duración de la etapa juvenil: varía según la especie.

Injerto: para acelerar la floración

Taiz y Zeiger 3rd edition

Especie Duración de la etapa juvenil

Rosa híbrida 20 - 30 días

Vid 1 año

Manzana 4 - 8 años

Citrus 5 - 8 años

Hiedra 5 -10 años

Secuoya 5 – 15 años

Roble 25 - 30 años

Haya 30 – 40 años

Factores externos (ambientales):

-Fotoperiodismo: repuesta a la duración del día

-Vernalización: promoción de la floración por bajas temperaturas

(0-10°C)

Factores ambientales:

-Vernalización:

-“primaverización”. Promoción de la floración por bajas temperaturas (0-10°C)

No todas las plantas requieren vernalización

Modificada del web-site de Caroline Dean

La vernalización se descubrió originalmente en trigos de invierno que requerían vernalización + días largos para florecer (sembrados en otoño)

Las variedades que no requerían vernalización florecían si eran plantadas en primavera

Plantas bianuales: requieren vernalización

-Fotoperíodo: duración relativa de las horas de luz y oscuridad

Plantas de día largo (PDL): florecen si la longitud del día es mayor al límite crítico.

Ej: espinaca, conejito, remolacha, trigo.

Plantas de día corto (PDC): florecen si la longitud del día es menor al límite crítico.

Ej: crisantemo, estrella federal, arroz, soja.

Plantas neutras: son indiferentes al fotoperíodo.

Ej: tomate, pepino, poroto.

De acuerdo a la respuesta al fotoperíodo, las plantas pueden ser:

Plantas de día largo (PDL): espinaca

Plantas de día corto (PDC): crisantemo

DC DL DC DL

La respuesta fotoperiódica permite manipular la floración.

Taiz y Zeiger 3ra edición

Lo importante es la longitud de la noche, no la longitud del día. La interrupción de la noche altera la respuesta pero no la

interrupción del día.

Taiz y Zeiger 3ra ediciónPDC: planta de día corto

PDL: planta de día largo

Las plantas “sensan” la duración de la noche, no del día

Plantas de día largo = Plantas de noche corta

Plantas de día corto = plantas de noche larga

Los días cortos inducen la tuberización.

Papa.

Dalias.

Para florecer, la planta tiene que cumplir los requerimientos en el

orden:

- Etapa juvenil

- Vernalización *

- Fotoperíodo *

* En caso que se requieran

Semilla

Germinación

Fase

Juvenil

Transición

Fase Adulta

Floración

Cigoto

♀ + ♂

Fase

Embrionaria

Yemas

Estaca

CICLO

ASEXUAL

Fase

Vegetativa

Fase

Reproductiva

CICLO SEXUAL

Injertación

Acodo

Plantín

Planta

Injertada

Propagación sexual y asexual en las plantas

Muchas gracias por su atención!