Hormonas vegetales: reguladores del crecimiento y desarrollo

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Hormonas vegetales:
reguladores del crecimiento y
desarrollo
• División celular
• Expansión celular
DESARROLLO: crecimiento, morfogénesis,
organogénesis
• Crecimiento
• Diferenciación celular
• Muerte celular
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CRECIMIENTO: aumento de tamaño
Ejemplo:
formación del xilema
- pared celular reforzada
- sin citoplasma
Permite el soporte mecánico y el transporte a
larga distancia.
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La muerte celular tiene una función
importante en el desarrollo y otros
procesos en plantas
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Senescencia: fundamental para la abscisión
Primordio hoja
Meristema apical
Brote axilar
Meristema apical
DIFERENCIACION CELULAR
Células guardianas
del estoma
RAIZ
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VASTAGO
CRECIMIENTO
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Crecimiento......
algunas diferencias entre animales y vegetales
• La identidad de las células vegetales no
depende de linajes celulares, depende de su
posición e interacción con otras
• Totipotencia en plantas
• Las plantas no remplazan las células muertas,
los órganos pueden ser dispensables.
en condiciones apropiadas, las células maduras
pueden regenerar una planta entera
Pérdida de
identidad e
inhibición del
crecimiento
mediada por
el contacto
entre células.
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“Totipotencia” de células vegetales:
Julius von Sachs en 1887
• Señales químicas que permiten la comunicación entre
las células
• Regulan el crecimiento y desarrollo a través de regular
los patrones de
- división celular
- expansión celular
- diferenciación celular
- metabolismo celular.
• El efecto depende de:
- concentración en el tejido (transporte,
síntesis y degradación)
- sensibilidad del tejido
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Fitohormonas:
•
Actúan en muy bajas concentraciones
•
Pueden actuar sobre tejidos distantes o
cercanos
•
Pueden tener actividad inductora o
inhibidora
•
Actúan en general en conjunto
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Fitohormonas:
• Auxinas
• Citoquininas
• Etileno
• Acido Abscísico
• Giberelinas
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Hormonas clásicas
• Auxinas
• Citoquininas
• Etileno
• Acido Abscísico
• Giberelinas
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Hormonas clásicas
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Descubrimiento de auxinas
• La estructura química se dedujo en 1930: ácido indol
acético
•Derivan del triptófano o de la vía biosintética del triptófano
• Se sintetizan principalmente en ápices del brote (tejidos
en división) y en las raíces, y se transportan de célula a
célula (transporte polar) y/o por el floema
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• Auxina: griego auxein, aumentar, crecer
(compuestos con un espectro de actividades
biológicas similares al AIA)
• Crecimiento:
expansión celular
división celular
• Formación de raíces adventicias
• Tropismos
• Desarrollo del sistema vascular
• Dominancia apical
• Desarrollo del fruto
• Inducción de producción de etileno
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Respuestas fisiológicas a las auxinas
Promueven el crecimiento en tejidos blanco,
induciendo la expansión y la división celular
• Tropismos
- Fototropismo
Luz unidireccional
Se sintetizan en el ápice y se transportan
hacia la base por la cara oscura,
promoviendo la expansión celular.
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Algunas funciones de las auxinas
La luz unidireccional induce la
distribución lateral de auxina que a su
vez estimulan la expansión y la división
celular en esos tejidos
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Modo de acción: fototropismo
Gravitropismo
Los amiloplastos funcionan
como sensores de la
gravedad e inducen el
transporte polar de auxina
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•
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• Dominancia apical
Acción coordinada auxinas/citoquininas
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• Dominancia apical
+ IAA
control
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• Formación de raíces adventicias
En frutilla
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• Desarrollo del fruto
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El trasporte polar de auxinas requiere energía y es
independiente de la gravedad
Teoría:
acidificación de medio
extracelular y activación
de expansinas en la pared
celular
Expansina
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Mecanismo de acción para
el transporte polar e
inducción de la expansión
celular por las auxinas
• Auxinas
• Citoquininas
• Etileno
• Acido Abscísico
• Giberelinas
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Hormonas clásicas
• Promueven la división celular, formación de callos
en presencia de auxinas
• Actúan en general junto con
las auxinas
• Retrasan la senescencia
• Inhiben la dominancia apical
Cultivo de tejidos con
citoquininas y auxinas
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Citoquininas
• la citoquinina más
abundante es la zeatina (de Zea mays),
derivada de una aminopurina (adenina)
• Se sintetiza principalmente en los
meristemas apicales de la raíz, hojas en
desarrollo y embriones jóvenes
• Se transporta a los brotes a través del
xilema
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Citoquininas
• Inhiben dominancia
apical en ausencia de
auxinas
Mutante en percepción
de auxinas
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Citoquininas
celular
Formación de agalla
(tumor) por síntesis
desmedida y localizada
de citoquininas y
auxinas a raíz de la
infección con la bacteria
Agrobacterium
tumefaciens
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• Promueve división
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Interacción entre Agrobacterium y la planta
sólo auxinas
Desarrollo de los brotes
inducido por citoquininas
auxinas + citoquininas
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Diferenciación de raíces
por acción de las auxinas
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Retraso de la senescencia por la adición
de citoquininas
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Plantas transgénicas que sobreproducen citoquininas
tienen un retraso en la senescencia
• Auxinas
• Citoquininas
• Etileno
• Acido Abscísico
• Giberelinas
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Hormonas clásicas
• Promueve la maduración de los frutos
(climatéricos) y la senescencia (flores y hojas).
• Induce la abscisión
de las hojas
• Promueve el crecimiento lateral (pérdida de
gravitropismo
• Respuestas ambientales, patógenos,
heridas, estrés abiótico
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Etileno
ETILENO
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FACTORES AMBIENTALES
DESARROLLO
Patógenos
Germinación
elicitores
Maduración del fruto
estrés hídrico
Patrón de elongación
UV-B
del tallo y la raíz
anaerobiosis, etc.
Senescencia
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• Promueve crecimiento lateral: importante
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Etileno
durante la germinación.
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CONTROL HORMONAL DE LA EXPANSION CELULAR
• Promueve la maduración de frutos
y la senescencia (flores y hojas).
• Induce la abscisión
de las hojas
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Etileno
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TRASGENICOS CON SILENCIAMIENTO DE
LA ENZIMA ACC OXIDASA
Maduración:- hidrólisis de la pared (poligalacturonasas)
- pérdida de clorofila
- acumulación del pigmento carotenoide licopene
- desarrollo del aroma y sabor
• Auxinas
• Citoquininas
• Etileno
• Acido Abscísico
• Giberelinas
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Hormonas clásicas
• Inhibidor del crecimiento (antagonista de auxinas,
citoquininas y giberelinas)
• Tolerancia al estrés ambiental, principalmente estrés
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Acido abscísico (ABA)
hídrico
-promueve síntesis de proteínas protectoras
-promueve el crecimiento de la raíz (estrés hídrico)
-cierre de estomas
• Dormición: retraso en el tiempo de maduración de la
semilla
• Induce la senescencia, mediante inducción de etileno
Anillo alifático, 3
grupos metilo,
cadena insaturada
con grupo carboxilo
terminal
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Estructura química:
ESTRÉS OSMÓTICO
DESHIDRATACIÓN
CELULAR
SALINIDAD
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BAJAS
TEMPERATURAS
genes reguladores (Myb, Dreb, etc) y de
respuesta (dehidrinas, acuaporinas, etc)
 Producción de ABA
 Aplicación externa de ABA induce la expresión de genes
involucrados en estos tipos de estrés
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ABA: cierre de estomas
• Inhibidor del crecimiento
• Previene la germinación antes
de tiempo (dormición de la
semilla)
Mutante vivíparo:
Insensible al ABA.
germinación
prematura
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Acido abscísico (ABA)
• Auxinas
• Citoquininas
• Etileno
• Acido Abscísico
• Giberelinas
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Hormonas clásicas
• Familia de diterpenos ácidos
• Se dividen en giberelinas de 20 átomos de
carbono y de 19 átomos de carbono
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Giberelinas
Las más activas
son GA1, GA3 y
GA4. GA1 es la
más común en
plantas.
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Existen más de 100 giberelinas en plantas
superiores, pero unas pocas tienen actividad
biológica. El resto son precursores o
productos inactivos.
Se sintetizan por la vía de los terpenoides
(compuestos por bloques de cinco átomos de
carbono denominados isoprenos)
CH
CH2
C
CH
CH2
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Biosíntesis
Lugar: frutos, semillas en desarrollo, tejidos
jóvenes, regiones apicales de brotes en
desarrollo
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Efectos
• Inducción del crecimiento del tallo
• Regulación de la transición entre
la fase juvenil y el adulto
• Inducción de la floración y la
determinación sexual de la flor
• Inducción de la germinación
(pérdida de dormición y movilización
del endospermo)
• Promueve la elongación internodal
• Tejido blanco: meristema intercalado
• Estimulan la elongación y la división celular
• Aumenta la extensibilidad de la pared
activando la enzima XET (xiloglucano
endotransglicosilasa) que causa
reordenamientos moleculares en la matriz de
la pared celular.
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Efecto: inducción del crecimiento del tallo
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• Promueve crecimiento del tallo por expansión celular
+ giberelina
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Giberelinas
+ giberelinas
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Tratamiento con giberelinas a plantas de arroz
+ GA3
control
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Inducción de la germinación