1-Balance-hídrico-1-2015 (1)

1212--0303--20152015

11

Fisiologa VegetalFisiologa Vegetal

Eduardo Oyanedel MoyaEduardo Oyanedel MoyaIng. Ing. AgrAgr., ., Ph.D.Ph.D.


Qu es la fisiologa vegetal?Qu es la fisiologa vegetal?

Funcionamiento de las plantasFuncionamiento de las plantas Relaciones entre los rganosRelaciones entre los rganos

nutrientes minerales, carbohidratos, nutrientes minerales, carbohidratos, hormonashormonas

Respuesta de la planta frente al Respuesta de la planta frente al medio ambientemedio ambiente

clima, suelo, nutrientes mineralesclima, suelo, nutrientes minerales competencia entre plantascompetencia entre plantas bioantagonistasbioantagonistas

Fisiologa VegetalFisiologa Vegetal Fisiologa VegetalFisiologa Vegetal

Rendimiento totalRendimiento total

Rendimiento potencialRendimiento potencialMxima expresin del potencial genticoMxima expresin del potencial gentico

Sin restricciones de suelo, nutrientes, clima, aguaSin restricciones de suelo, nutrientes, clima, aguaSin competenciaSin competencia

Costo: Costo: xxRentabilidad: Rentabilidad: yy%%

Costo: 0.5Costo: 0.5xxRentabilidad: 2Rentabilidad: 2yy%%

Fisiologa VegetalFisiologa Vegetal Fisiologa VegetalFisiologa Vegetal

Rendimiento totalRendimiento total

Rendimiento comercialRendimiento comercial

Bajo calibreBajo calibre

Dao mecnico y por Dao mecnico y por bioantagonistasbioantagonistas

Enfermedades Enfermedades fisiognicasfisiognicas

1212--0303--20152015

22

Fisiologa VegetalFisiologa Vegetalhttp://msucares.com/pubs/publications/p2185.htmhttp://msucares.com/pubs/publications/p2185.htmhttp://extension.entm.purdue.edu/pestcrop/2011/issue18/index.htmlhttp://extension.entm.purdue.edu/pestcrop/2011/issue18/index.html

Estrs por sequa en mazEstrs por sequa en maz

Estrs por sequa en soyaEstrs por sequa en soya

Balance hdricoBalance hdrico


Por qu las plantas Por qu las plantas consumen agua?consumen agua?

EnfriamientoEnfriamiento Absorcin de nutrientesAbsorcin de nutrientes Presin de Presin de turgorturgor MetabolismoMetabolismo


EnfriamientoEnfriamiento EvaporacinEvaporacin

cambio de estado del aguacambio de estado del agua lquido lquido vapor de aguavapor de agua

TermografaTermografa Termmetro Termmetro infrarrojoinfrarrojo

TermocuplaTermocupla


TermografaTermografa en hojas de remolacha en hojas de remolacha azucareraazucarera

http://users.ugent.be/~lchaerle/IIRB/IIRB.htmlhttp://users.ugent.be/~lchaerle/IIRB/IIRB.html Fisiologa VegetalFisiologa VegetalAnderson et al (2012) Remote Sensing of Environment 122: 50Anderson et al (2012) Remote Sensing of Environment 122: 506565

1212--0303--20152015

33


Absorcin de nutrientesAbsorcin de nutrientes

Solucin del sueloSolucin del suelo minerales en estado asimilable por la plantaminerales en estado asimilable por la planta medio lquido facilita la absorcinmedio lquido facilita la absorcin

--PPControlControl


Presin de Presin de turgorturgor

Pared celularPared celular contencin de la clulacontencin de la clula mantencin de una alta presin hidrosttica mantencin de una alta presin hidrosttica

internainterna


Funciones de la presin de Funciones de la presin de turgorturgor

Expansin celularExpansin celular Apertura estomticaApertura estomtica Transporte Transporte floemticofloemtico Rigidez y estabilidad en plantas Rigidez y estabilidad en plantas

herbceasherbceas

http://shakibhttp://shakib--biology.blogfa.com/8709.aspxbiology.blogfa.com/8709.aspx Fisiologa VegetalFisiologa Vegetal

3535

Video: http://www.youtube.com/watch?v=GQf7ounIPlQ Video: http://www.youtube.com/watch?v=GQf7ounIPlQ https://www.youtube.com/watch?v=1I2im8jj29whttps://www.youtube.com/watch?v=1I2im8jj29w


Expansin celularExpansin celular

Aumento de la presin de Aumento de la presin de turgorturgor Dilatacin de la pared celularDilatacin de la pared celular

Membrana Membrana plasmticaplasmtica

Pared Pared celularcelular

Auxina Auxina estimulaestimula

ProtenaProtena(bomba de H+)(bomba de H+)

CITOPLASMACITOPLASMA

PARED CELULARPARED CELULAR

ActivacinActivacin

ExpansinasExpansinas

Elongacin Elongacin celularcelular

Relajacin de la celulosa Relajacin de la celulosa la clula se puede la clula se puede elongarelongarMolcula de Molcula de

celulosacelulosa

Fisiologa VegetalFisiologa VegetalCrowellCrowell et al (2010) Comptes Rendus Biologies 333(4): 320et al (2010) Comptes Rendus Biologies 333(4): 320324324

Aparato de Aparato de GolgiGolgi

Filamentos Filamentos de de actinaactina

Complejos Complejos de de celulosa celulosa sintetasasintetasa

MicrotbulosMicrotbuloscorticalescorticales

1212--0303--20152015

44


http://sites.sinauer.com/cooper6e/animation1401.html http://sites.sinauer.com/cooper6e/animation1401.html


Respuesta a estmulos tctiles en Respuesta a estmulos tctiles en Mimosa Mimosa pudicapudica

Sin estmuloSin estmulo Con estmuloCon estmulo

rganos motoresrganos motores

PulvinusPulvinus((biomotorbiomotor))

Fololos Fololos luego de ser luego de ser estimuladosestimulados

Cara interna con Cara interna con clulas flcidasclulas flcidas

Cara externa con Cara externa con clulas turgentesclulas turgentes

Tejido conductorTejido conductor

0,5 M0,5 Mhttp://www.youtube.com/watch?v=BLTcVNyOhUchttp://www.youtube.com/watch?v=BLTcVNyOhUc


MetabolismoMetabolismo

Metabolismo primarioMetabolismo primario fotosntesisfotosntesis respiracin celularrespiracin celular

Metabolismo secundarioMetabolismo secundario pigmentospigmentos compuestos voltilescompuestos voltiles sustancias de defensasustancias de defensa


YYww

YYww


YYww Potencial hdricoPotencial hdrico

Potencial qumico del agua dividido Potencial qumico del agua dividido por el volumen parcial por el volumen parcial molalmolal del aguadel agua

volumen de 1 mol de aguavolumen de 1 mol de agua

Medida de la energa libre del agua Medida de la energa libre del agua por unidad de volumenpor unidad de volumen

JJ..mm--33


Factores que contribuyen al Factores que contribuyen al potencial hdricopotencial hdrico

Concentracin de sales, presin, Concentracin de sales, presin, gravedadgravedad

YYww = = YYss + + YYpp+ + YYgg

1212--0303--20152015

55


Bomba de Bomba de ScholanderScholander

Cmara selladaCmara sellada hoja con su pecolo afuera de la cmarahoja con su pecolo afuera de la cmara

Se inyecta aire (NSe inyecta aire (N22) a presin) a presin en en forma forma progresivaprogresiva

se igualan las presiones se igualan las presiones agua comienza a agua comienza a salir del pecolosalir del pecolo

ManmetroManmetro registro de la presin al reregistro de la presin al re--hidratarse el hidratarse el

pecolopecolo

www.youtube.com/watch?v=IPRc0ubrwGEwww.youtube.com/watch?v=IPRc0ubrwGE Fisiologa VegetalFisiologa Vegetal

Das despus de la siembraDas despus de la siembra

Pote

ncia

l hd

rico

de la

hoj

a an

tes

del a

man

ecer

(Po

tenc

ial h

dric

o de

la h

oja

ante

s de

l am

anec

er (M

PaM

Pa))

ControlControl30 30 meqmeq/L/L

RiegoRiego

KaterjiKaterji et al (2003) Agricultural et al (2003) Agricultural WaterWater Management 62: 37Management 62: 37--6666

Efecto de la salinidad sobre el potencial hdricoEfecto de la salinidad sobre el potencial hdricoRemolacha azucareraRemolacha azucarera


YYss Potencial de solutosPotencial de solutosPotencial osmticoPotencial osmtico

Representa los efectos en el potencial Representa los efectos en el potencial hdrico de los solutos disueltos en el hdrico de los solutos disueltos en el aguaagua

disminuye la energa libre del agua por un efecto disminuye la energa libre del agua por un efecto entrpicoentrpico

Ecuacin de van Ecuacin de van ''t t HoffHoffYYss = = -- RR..TT..ccss R: constante de los gases, 8.32 JR: constante de los gases, 8.32 J..molmol--1.1.KK--11

T: temperatura, T: temperatura, KKccss: : osmolaridadosmolaridad, mol, mol..ll--11


YYss = = -- RR..TT..ccss Signo negativoSigno negativo Las sales disueltas disminuyen el potencial Las sales disueltas disminuyen el potencial

hdrico de una solucin, en relacin al estado de hdrico de una solucin, en relacin al estado de referencia del agua purareferencia del agua pura


HipertonicidadHipertonicidadPlasmlisisPlasmlisis

IsotonicidadIsotonicidadPresin de Presin de turgorturgor negativanegativa

HipotonicidadHipotonicidadPresin de Presin de turgorturgor positivapositiva

VacuolaVacuola


Concentracin de Concentracin de NaClNaCl ((mMmM))0 50 75 100 150 2000 50 75 100 150 200

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66


YYpp Potencial de presinPotencial de presin

Presin hidrosttica de la solucinPresin hidrosttica de la solucin Agua pura: Agua pura: YYpp = 0= 0 Tejidos: Valores + Tejidos: Valores + -- Clulas vivas, turgentes: valor positivoClulas vivas, turgentes: valor positivo

presin de presin de turgorturgor

Tejido Tejido xilemticoxilemtico, paredes celulares , paredes celulares entre clulas: valores negativosentre clulas: valores negativos

tensin, presin hidrosttica negativatensin, presin hidrosttica negativa


Sonda de presinSonda de presin


YYgg Potencial de gravedadPotencial de gravedad

h: altura del agua en relacin a un h: altura del agua en relacin a un cuerpo de agua en estado de cuerpo de agua en estado de referenciareferencia

rrww :: densidad del aguadensidad del aguagg: aceleracin de gravedad: aceleracin de gravedadYYgg = = rrww . . gg .. hh

rrww gg = 0.01 = 0.01 MPaMPa . . mm--11

YYgg = 1,16= 1,16


YYmm Potencial Potencial mtricomtrico

Suelo secoSuelo seco Semillas con bajo contenido de Semillas con bajo contenido de

humedadhumedad Agua en una capa muy delgada, Agua en una capa muy delgada,

ligada a una superficie slida por ligada a una superficie slida por interacciones electrostticasinteracciones electrostticas

efecto no se puede separar del efecto no se puede separar del YYss y y YYpp se se combinan en combinan en YYmm

Fisiologa VegetalFisiologa Vegetalhttp://cnx.org/content/m44708/latest/Figure_30_05_04.pnghttp://cnx.org/content/m44708/latest/Figure_30_05_04.png Fisiologa VegetalFisiologa Vegetal

Balance de potencialesBalance de potenciales

Recipiente con agua pura Recipiente con agua pura a 20a 20CC

Abierto: presin Abierto: presin hidrosttica = presin hidrosttica = presin atmosfricaatmosfrica

YYpp = 0 = 0 MPaMPa

Sin solutosSin solutos YYss = 0 = 0 MPaMPa

Potencial hdricoPotencial hdrico YYww = 0 = 0 MPaMPa

Agregamos Agregamos sacarosa a una sacarosa a una concentracin de concentracin de 0.1 M0.1 M

Potencial de solutosPotencial de solutos YYss = = --0.244 0.244 MPaMPa

Potencial hdrico Potencial hdrico disminuyedisminuye

YYww = = --0.244 0.244 MPaMPa


1212--0303--20152015

77


Equilibrio de potencialesEquilibrio de potenciales

Clula marchita, sin Clula marchita, sin presin de presin de turgorturgor

Concentracin de solutos Concentracin de solutos 0.3 M0.3 M

YYss = = --0.732 0.732 MPaMPa

Presin interna = externaPresin interna = externa YYpp = 0 = 0 MPaMPa

Potencial hdricoPotencial hdrico YYww = = --0.732 0.732 MPaMPa

Al ponerla en 0.1 M de Al ponerla en 0.1 M de sacarosasacarosa

YYww recipiente recipiente >> YYww clulaclula--0.244 0.244 MPaMPa >> --0.732 0.732 MPaMPa

El agua se mueve de la El agua se mueve de la solucin a la clulasolucin a la clula

Aumenta la presin Aumenta la presin hidrostticahidrosttica



EquilibrioEquilibrio

YYww contenedor contenedor == YYww clulaclula--0.244 0.244 == --0.244 0.244 MPaMPa

Membrana plasmticaMembrana plasmticaCitoplasma Citoplasma

Vacuola Vacuola

Pared celularPared celular

NcleoNcleo

La clula se hace ms rgida,La clula se hace ms rgida,pero en general mantiene su formapero en general mantiene su forma


YYww

YYss

TomateTomateContenido relativo de agua, Contenido relativo de agua, YYww yyYYss

Hsiao + Hsiao + XuXu (2000) Journal of Experimental Botany 51: 1595(2000) Journal of Experimental Botany 51: 1595--16161616

(Peso fresco (Peso fresco Peso seco)Peso seco)(Peso fresco en turgencia (Peso fresco en turgencia Peso seco)Peso seco)CRA = x 100CRA = x 100



Ruta del aguaRuta del agua

Va primariaVa primaria raz raz tallo tallo hojahoja

Vas secundariasVas secundarias tallo tallo florflor tallo tallo yemayema raz absorbente raz absorbente raz raz reservantereservante


FloemaFloemaEndodermis con banda Endodermis con banda de de CaspariCaspari

PericicloPericiclo

EstelaEstela

CortexCortex

EpidermisEpidermis

Pelo radical Pelo radical

Va Va simplsticasimplstica: a travs de : a travs de membranas celulares y clulas membranas celulares y clulas vivasvivas

EpidermisEpidermisPelo radicalPelo radical

Va Va apoplsticaapoplstica: a : a travs de paredes travs de paredes celulares y espacios celulares y espacios intercelularesintercelulares


Vas de circulacin del agua Vas de circulacin del agua en la razen la raz Flujo Flujo masalmasal por presin hidrostticapor presin hidrosttica

ApoplastoApoplasto ((,, fuera)fuera) sistema continuo de paredes celulares, espacios sistema continuo de paredes celulares, espacios

de aire entre clulas y el lumen del xilemade aire entre clulas y el lumen del xilema SimplastoSimplasto ((,, junto)junto)

red de clulas conectadas por red de clulas conectadas por plasmodemosplasmodemos

Flujo por gradiente de potencialesFlujo por gradiente de potenciales TransmembranaTransmembrana

membrana clula 1 membrana clula 1 membrana clula 2membrana clula 2 tonoplastotonoplasto

1212--0303--20152015

88


Banda de Banda de CaspariCaspari

Presente en la regin de la raz que Presente en la regin de la raz que no creceno crece

Obstruye la va Obstruye la va apoplsticaapoplstica suberina: barrera en contra del movimiento suberina: barrera en contra del movimiento

de agua y solutosde agua y solutos

Flujo contina a travs de la Flujo contina a travs de la membrana plasmticamembrana plasmtica


Ingreso de aguaIngreso de agua

Membrana celularMembrana celular permeabilidad intrnseca limitadapermeabilidad intrnseca limitada

AcuaporinasAcuaporinas Protenas que atraviesan la membrana Protenas que atraviesan la membrana

celularcelular archaeaarchaea, , eubacteriaseubacterias y y eucarionteseucariontes

plantasplantas, , hongoshongos y y animalesanimales

35 descritas en especies vegetales35 descritas en especies vegetales


Funcionamiento de las Funcionamiento de las acuaporinasacuaporinas

Condicin normalCondicin normal canal abierto: permite el paso del aguacanal abierto: permite el paso del agua

SequaSequa cierre del canalcierre del canal dede--fosforilacinfosforilacin de 2 residuos de SERde 2 residuos de SER

AnegamientoAnegamiento protonacinprotonacin de un residuo de HIS por la de un residuo de HIS por la

cada del pH debido a la anoxiacada del pH debido a la anoxia

Fisiologa VegetalFisiologa VegetalTrnrothTrnroth--HorsefieldHorsefield el al (2006) Nature 439: 688el al (2006) Nature 439: 688--694694

Espacio extracelularEspacio extracelular

CitosolCitosol

AnegamientoAnegamientoProtonacinProtonacin

Condicin normalCondicin normalEstrs por sequaEstrs por sequaDeDe--fosforilacinfosforilacin

AcuaporinasAcuaporinas

El El looploop se desplaza 16Ase desplaza 16AApertura de una compuerta Apertura de una compuerta hidrofbicahidrofbicaque bloquea la entrada del canal desde el que bloquea la entrada del canal desde el citoplasmacitoplasma

No No fosforiladafosforilada FosforiladaFosforilada


Buen drenajeBuen drenaje

Mal drenajeMal drenaje

Tallo cortoTallo cortoHojas gruesasHojas gruesasCloroplastos cerca de espacios Cloroplastos cerca de espacios intercelularesintercelulares

Tallo alargadoTallo alargadoHojas delgadasHojas delgadasFormacin de Formacin de aernquimaaernquimaCloroplastos cerca de la epidermisCloroplastos cerca de la epidermis

AernquimaAernquima

Cloroplastos Cloroplastos asociados a la asociados a la epidermisepidermis

BaileyBailey--SerresSerres + + VoesenekVoesenek (2008) Annual Rev. Plant Biol. 59:313(2008) Annual Rev. Plant Biol. 59:313339339 Fisiologa VegetalFisiologa VegetalGil (2008) Gil (2008) Study of avocado (Study of avocado (PerseaPersea americanaamericana Mill.) physiological responses to different soil waterMill.) physiological responses to different soil water--toto--air ratios and the transmission air ratios and the transmission of rootof root--toto--shoot electrical signals in response of soil water deficit and root hypoxia .shoot electrical signals in response of soil water deficit and root hypoxia .Tesis Doctoral. UC.Tesis Doctoral. UC.

RazRaz

TalloTallo

17%17% 19%19% 35%35% 33%33% 37%37%Porcentaje Porcentaje de aire de aire

Franco arcillosoFranco arcillosoRelacin Relacin agua:aireagua:aire

1.71.7 1.31.3 0.6 0.40.6 0.4

ArenosoArenosoRelacin Relacin agua:aireagua:aire

0.30.3

1212--0303--20152015

99


Estrs por anegamiento en alfalfaEstrs por anegamiento en alfalfa

www.plantmanagementnetwork.org/pub/php/research/leafhopper/www.plantmanagementnetwork.org/pub/php/research/leafhopper/ Fisiologa VegetalFisiologa Vegetal


Corte verticalCorte verticalTomografa localTomografa local

Corte horizontalCorte horizontalTomografa localTomografa local

Segmentacin del sistema Segmentacin del sistema radical a partir de radical a partir de

tomografatomografa

HmedoHmedoSecoSeco HmedoHmedoSecoSeco

CarminatiCarminati et al (2009)et al (2009) VadoseVadose Zone Zone JournalJournal 8: 8058: 805--Fisiologa VegetalFisiologa Vegetal

Fuerzas que movilizan el aguaFuerzas que movilizan el agua

Gradiente de solutos en el xilemaGradiente de solutos en el xilema presin hidrosttica positiva por la absorcin de presin hidrosttica positiva por la absorcin de

iones y su acumulacin en el xilemaiones y su acumulacin en el xilema menor menor YYss menor menor YYww

SuccinSuccin columna continua de aguacolumna continua de agua deshidratacin de la hoja deshidratacin de la hoja fuerza conducida fuerza conducida

por el tallo hasta la razpor el tallo hasta la raz

CapilaridadCapilaridad

Documents

1-Balance-hídrico-1-2015 (1)