Republica de Venezuela Ministerio de Educación U.E. Nuestra Señora de la Paz 2do Cs. B Biologia Influencia de la luz en el comportamiento del ácido indolacetico de las plantas Realizado por: Barcelona, Enero de 2000 Capitulo I Formulación y Planteamiento del Problema CAPITULOI FORMULACIÓN y planteamiento DEL PROBLEMA Diversos estudios históricos coinciden en afirmar que la botánica nació a la par de la agricultura, que empezó a practicarse hacia los años 9000−7000 a. C., por la necesidad del hombre de complementar el cultivo con el conocimiento de las plantas. Pero el interés por las plantas propiamente dichas no se manifiesta hasta hace unos 2.300 años, cuando nuevos estudios revelaron que la única función de las plantas no era producir alimentos o flores, sino también oxigenar el aire que respiramos, teoría que fue comprobada en 1774 cuando Joseph Priestley aisló el oxigeno por primera vez. Los primeros estudios acerca de las hormonas vegetales responsables del crecimiento de las plantas se deben a Charles Darwin, naturalista y fisiólogo británico, que, según M. Abercrombie (1983, Diccionario de Biología) realizó numerosos experimentos con gramíneas. En 1880, realizo un trabajo pionero sobre este tema en el cual demostraba que los extremos de las plantas crecen en dirección a la luz. En sus experiencias Darwin infirió que existía una influencia que se transmitía de la parte superior a la parte inferior de la planta haciendo que esta se curve. A principios de siglo Fritz Went, otro fisiólogo de origen holandés se dedico a realizar experimentos con plántulas de avena y logro separar la influencia de la que hablaba Darwin, comprobando que en las plantas se encontraba una sustancia a la que denomino auxina. Estudios posteriores han comprobado que en las plantas existe, en forma casi universal, un conjunto de 5 tipos de hormonas reguladoras del crecimiento, estas son los agentes más importantes que participan en la coordinación del crecimiento como un todo de la planta. Las 5 hormonas de crecimiento de las plantas son: auxinas, citoquininas, giberalinas, ácido absicico, y estileno. Del grupo de las auxinas, la más representativa es el ácido indolacetico. Según Weier y Barbour (1985, BOTÁNICA), la auxina se produce generalmente en el ápice del retoño y, a continuación se desplaza gracias a un sistema especifico de transporte, para actuar sobre el crecimiento del 1

tallo y las yemas, mas abajo. De acuerdo al patrón de crecimiento la punta del tallo inhibe tanto el brote de yemas laterales, por debajo del ápice, como el crecimiento de las ramas laterales. Cuando la planta es sometida a luz intensa y constante, bajan los niveles de ácido indolacetico y se producen mas brotes laterales, pero menos elongación vertical. En las plantas se utiliza un sistema de suministro desigual de auxinas ambos lados de un tallo para orientar la dirección de crecimiento en respuesta a las influencias del medio ambiente. Esas respuestas se denominan curvaturas trópicas. Otro de los estímulos que logra la redistribución de las auxinas, es la luz que cae sobre uno de los lados del tallo (iluminación unilateral). El proceso de crecimiento hacia la luz unilateral se denomina fototropismo. La luz que afecta al tallo destruye la auxina y provoca así un desequilibrio, de manera que la concentración de la hormona es mayor en la cara no iluminada (Pag. Pon tu la pagina) . Al recibir más auxina, las células de este lado más oscuro se alargan más que las del soleado y hacen que la planta se incline hacia la luz. En Europa se utiliza comercialmente el retardador de crecimiento CCC o Cicocel (Cloruro de 2−cloroetil trimetil amonio) para inhibir la elongación de los tallos en las plantas de trigo. El resultado son tallos mas cortos y firmes y las plantas son mucho más resistentes a la inclinación provocada por la lluvia o el viento. Inclusive en México se están poniendo en practica programas de cultivo de cereales con tallos genéticamente cortos que son factores importantes para su cosecha y recolección. El programa pretende extenderse por toda América Central y en parte de América del Sur. Para demostrar esta influencia que tiene la luz (solar y artificial) en el comportamiento y distribución de las auxinas existentes en las plantas (específicamente el ácido indolacetico) nos motivamos a realizar una serie de experimentos sometiendo varios especimenes a diferentes condiciones de luz para así poder observar su comportamiento en distintas situaciones, con mayor y menor concentración de auxinas. El periodo experimental estipulado para la realización de las pruebas pertinentes es de 3 a 4 meses (Enero a Marzo aproximadamente) utilizando las instalaciones del Laboratorio de Biología del Colegio Nuestra Señora de la Paz. Las diferentes observaciones realizadas serán utilizadas como patrón para establecer, de acuerdo al tipo de planta, que condiciones de luz le son más favorables para un desarrollo económicamente mas rentable. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Analizar el efecto de la luz en el comportamiento del acido indolacetico presente en las plantas mediante la realización de diferentes experimentos en un lapso aproximado de tres meses (Enero− Marzo 2000) en las instalaciones del Laboratorio de Biología del Colegio Ntra. Sra. De la Paz y determinar asi que condiciones son favorables para el crecimiento de las plantas. OBJETIVOS ESPECIFICOS 1.− Comprobar la existencia de auxinas en el ápice de las plantas y la reacción de las mismas cuando esta es suprimida. 2.− Estudiar la influencia de las auxinas en el crecimiento y desarrollo de las plantas. 3.− Comparar algunas características (altura, contextura, frondosidad, coloración, etc.) de grupos de plantas sometidas a diferentes condiciones de luz (sombra y sol directo). 4.− Demostrar que el fenómeno del fototropismo se cumple al someter una planta a luz unilateral.

2

5.− Determinar cuales pueden ser las aplicaciones de la investigación en la jardinería y/o agricultura para la obtención de plantas económicamente mas rentables. Delimitacion La investigación y experimentación de este trabajo se limitara a documentar y demostrar los efectos de la luz tanto solar como artificial (eléctrica) en la hormona vegetal conocida como Ácido Indolacético y la influencia de estos efectos en el crecimiento y desarrollo de plantas jóvenes de maíz y fríjol. Se observaran principalmente las diferencias que presentan plántulas del mismo tipo, cultivadas en el mismo ambiente hasta cierto punto, pero luego expuestas a diferentes condiciones de luz. Entre las diferencias a considerar destacan altura, color, frondosidad y dirección del tallo. JUSTIFICACIÓN El estudio de los efectos de la luz sobre el acido indolacetico permitira llegar a conocer las condiciones necesarias para obtener los resultados mas favorables de acuerdo a las necesidades planteadas. Al conocer esta influencia y sus consecuencias se podra manipularla para obtener los resultados deseados. La búsqueda de aplicaciones para aprovechar al máximo los conocimientos adquiridos a traves de esta investigación son el principal aporte que esta deja, ya que se espera que los resultados arrojados puedan ser utiles a las distintas industrias tanto agrícolas como forestales y alimenticias. A pesar de que ya se han hecho estudios acerca de la influencia de la luz en el crecimiento de las plantas este tema aun tiene mucho que ofrecer y realmente en Venezuela el sector agrícola y forestal no aprovecha a plenitud los beneficios que los resultados de una investigación de este tipo puede ofrecer. Formulacion Teorica En las plantas, existe de forma casi universal, un conjunto de 5 tipos de hormonas reguladoras del crecimiento. Estos son los agentes mas importantes que participan en la coordinación del crecimiento como un todo de la planta. Estas 5 hormonas de crecimiento son: auxinas, citoquininas, giberelinas, acido absicico y estileno. Según Abercrombie y su Diccionario Ilustrado de Biologia la respuesta a las hormonas de fomento de crecimiento es poca, a no ser que estemos hablando de las auxinas Algunas hormonas se adecuan a la definición de las hormonas en la fisiología animal: una sustancia producida en una zona determinada y con una responsabilidad determinada. Sin embargo en las hormonas vegetales (la auxina, por ejemplo) existen algunas diferencias. De acuerdo al Atlas de Botánica de Manuel Crespo esta puede tranquilamente desplazarse del apice del retoño donde se produce, hacia el resto del tallo a traves de un sistema especifico de trasnporte, totalmente independiente del xilema y floema. La elongacion celular es un proceso importante para la vida de casi todas las celulas vegetales y para la planta en si misma. Bajo condiciones normales, las celulas de las plantas en su estado joven se extienden muy rapidamente, siempre y cuando haya una concentración optima de auxinas; pero lo hara con lentitud si los niveles de auxina disminuyen muy drásticamente. Ya Darwin en sus experimentos nos hablaba de una influencia que retardaba el crecimiento de sus coleoptilos. Según Weier y Barbour, en estudios realizados las auxinas aplicadas a un coleoptilo de avena con deficiencia de estas hormonas, provoca un aumento del indice de crecimiento en uno a dos minutos. Con concentraciones moderadas de auxinas, la respuesta se hacia evidente en unos 10 minutos. Al retirar el suministro de auxinas se ocasiona una disminución de la rapidez de elongacion en menos de 30 minutos. Por consiguiente, debe haber un sumistro continuo de auxinas en el tejido para que haya crecimiento. 3

El acido indolacetico, como principal auxina natural, posee un sistema especifico que permite que la punta del coleoptilo y la del tallo, con su conjunto de hojas jóvenes, sinteticen dicho acido. Es cuando Weier y Barbour, después de sus observaciones, escriben A continuación las auxinas descienden por el tallo a traves de la llamada zona de elongacion. El movimiento se denomina transporte polar, debido a que es un movimiento activo en un solo sentido que requiere energia para alejarse de la punta. (Pag. 114) Asi las auxinas pasan de la punta a las zonas de crecimiento y la concentración en esa corriente establece el ritmo de crecimiento del tejido. Cuando se retira la punta del coleoptilo, la fuente de auxinas, las auxinas se agotan con rapidez en la zona de crecimiento. Esta ultima decae unos cuantos minutos. El crecimiento se reanuda con rapidez si se vuelve a colocar la punta o se reemplaza con un bloque de agar que contenga ácido indolacetico. De acuerdo al patron de crecimiento, la punta del tallo que tiene hojas jóvenes, inhibe tanto el brote de yemas laterales del tallo, por debajo del apice, como el crecimiento de las ramas laterales. Este fenómeno se conoce como dominancia apical. Una planta con fuerte dominancia apical tiene pocas ramificaciones o ninguna. La dominancia apical debil da por resultado plantas frondosas, con numerosas ramas laterales. Se ha comprobado que las auxinas que descienden por el tallo, inhiben la formación de conexiones vasculares con las yemas laterales, suprimiendo entonces su crecimiento. Por ende, la supresión de la yema apical o la punta del retoño, elimina la fuente de inhibición que desciende por el tallo y da una aspecto frondoso a las plantas. Uno de los factores mas influyentes en la concentración de auxinas en una planta es la luz. Si colocamos un maceta en una ventana donde llegue directamente la luz solar, con el paso del tiempo se notara que esta tiende a inclinarse hacia la luz. Este fenómeno no se debe como se decia erróneamente que las plantas buscan la luz. De hecho si es asi, por que sin luz las plantas no pueden fabricar su alimentos pero este fenómeno tiene una explicación mas científica. El fototropismo se da cuando la influencia de la luz es unilateral, es decir, que llega a un solo lado de la planta. Se ha comprobado que el sol neutraliza de forma casi absoluta la auxina presente en cualquier planta. Por ello existe una desigualdad en las concentraciones de auxinas dentro de un mismo tallo. Cuando llega la luz unilateral, descienden menos auxinas por el lado iluminado, por lo que en un lado se produce elongacion celular y en otro no, curvándose hacia la luz. Los tratamientos de luz que provocan la curvatura dan como resultado que la cantidad de auxinas que descienden por el lado sombreado, sea el doble de las que descienden por el lado iluminado; sin embargo, las cantidades totales transportadas son las mismas que en los controles oscuros. Asi pues, el fototropismo no implica normalmente la destrucción de las auxinas. Si la luz neutraliza la auxina y provoca el fenómeno del fototropismo, entonces una planta sometida a luz total también sufre de ciertas consecuencias que se basan principalmente en la variación de concentración de auxinas. La luz, como neutralizante de la auxina tiene un efecto clave en dominancia apical, es decir, las plantas sometidas a la luz disminuyen sus niveles de auxinas y la hacen debil, creando plantas frondosas con numerosas yemas laterales. Por el contrario, una planta en la oscuridad tiene una elongacion celular mayor, pero las ramas laterales son casi nulas por haber una concentración de auxinas sumamente alta. Glosario Hormona: Producto de la secrecion interna de ciertos organos que rige la actividad y comportamiento de 4

otros. Apice: extremo superior de una planta. Auxina: Termino general que se aplica a un grupo de compestos que afectan de un mismo modo a las plantas. Entre ellas esta el Acido Indolacetico, un compuesto natural. Por auxinas debe entenderse, siempre, acido indolacetico. Elongacion: Crecimiento, Alargamiento. Coleoptilo: Vaina que proteje el embrión en las semillas de gramíneas y otras plántulas. Agar: Sustancia a base de moléculas de galactosa, se obtiene masivamente a partir de ciertas algas marinas. En estado acuoso se gelifica Xilema: Conjunto de elementos leñosos de una planta formados por ciertas traqueas. Floema: Conjunto de vasos cribosos y tejidos anexos, cuya misión es el transporte de savia. CAPITULOIII MARCO METODOLOGICO Para demostrar los posibles efectos de la luz en el acido indolacetico en las plantas decidimos realizar una serie de experimentos mediante los cuales sera posible determinar y explicar dichos efectos, analizando y llevando un control de las variables ya determinadas. Se realizara un total de 4 experimentos, donde se podran observar y comprobar todos los argumentos planteados en capitulos anteriores. Variables 1. Crecimiento

Dimensión 1.a Coloración 1.b Contextura 1.c Frondosidad

2. Luz

2.a Cantidad 2.b Tipo

Indicadores 1.a.1 Tonalidad 1.b.1 Altura 1.b.2 Grosor 1.c.1 No. de Hojas 1.c.2 No. de yemas laterales 2.a.1 Tiempo de exposición 2.b.1 Fuente

Mapa de Variables Recoleccion de datos La recoleccion de datos sera realizada a traves de tablas ya disenadas donde, una vez hecha las observación seran depositados los datos que de un determinado experimento se obtengan. De este modo se facilita el análisis y estudio de los fenomenos observados. Las tablas diseñadas son las siguientes: Experimento 3 Tiempo/variable

Altura

Grosor

No. de yemas

No. de Hojas

Coloracion

5

24 hrs. 48 hrs 3 dias 5 dias 7 dias 9 dias 11 dias 13 dias 15 dias Para llenar la siguiente tabla necesitaremos la ayuda de una regla para medir el grosor y la altura que presente la planta en un momento determinado. Para el resto de las características es suficiente con contar el numero de retoños y clasificar el color del tallo en una gama de colores (verde a blanco). Definición de las variables, dimensiones e indicadores. Variables Crecimiento y Desarrollo: Esta variable representa para nosotros el aumento (de largo, ancho, etc) que pueda presentar una o un grupo de plantas dentro de los experimentos, asi como la serie de estados por los que pasan dichas planta para convertirse en organismos mas complejos y completos. Dimensiones Coloración: Cantidad de pigmentos verdes presentes en el tallo de la planta durante su desarrollo. Contextura: Complexión o constitución fisiológica que presenta la planta . Frondosidad: Abundancia de hojas y ramas dentro de la plantas. Indicadores Tonalidad: Relacion de matices de verde que puede presentar la planta. Altura: Elevación de la planta con respecto al sitio donde ha sido sembrada. Grosor: Espesor y/o anchura del tallo de la planta. Numero de Hojas: Cantidad de hojas presente en una planta. Numero de yemas laterales: Cantidad de yemas laterales presentes en una planta.

6