30.21: Sistemas sensoriales y respuestas vegetales - auxinas, citoquininas y giberelinas
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- Diferenciar entre los tipos de hormonas vegetales y sus efectos sobre el crecimiento de las plantas
Respuestas de crecimiento
La respuesta sensorial de una planta a estímulos externos se basa en hormonas, que son simplemente mensajeros químicos. Las hormonas vegetales afectan todos los aspectos de la vida vegetal, desde la floración hasta el cuajado y maduración del fruto y desde el fototropismo hasta la caída de las hojas. Potencialmente, cada célula de una planta puede producir hormonas vegetales. Las hormonas pueden actuar en su célula de origen o ser transportadas a otras porciones del cuerpo de la planta, con muchas respuestas vegetales que implican la interacción sinérgica o antagónica de dos o más hormonas. En contraste, las hormonas animales se producen en glándulas específicas y se transportan a un sitio distante para la acción, actuando solas.
Las hormonas vegetales son un grupo de sustancias químicas no relacionadas que afectan la morfogénesis de las plantas. Tradicionalmente se describen cinco hormonas vegetales principales: auxinas, citoquininas, giberelinas, etileno y ácido abscísico. Además, otros nutrientes y condiciones ambientales se pueden caracterizar como factores de crecimiento. Las tres primeras hormonas vegetales afectan en gran medida el crecimiento vegetal, como se describe a continuación.
Auxins
El término auxina se deriva de la palabra griega auxeína, que significa “crecer”. Las auxinas son las principales hormonas responsables del alargamiento celular en fototropismo y gravitropismo. También controlan la diferenciación del meristemo en tejido vascular y promueven el desarrollo y la disposición de las hojas. Si bien muchas auxinas sintéticas se utilizan como herbicidas, el ácido indol acético (IAA) es la única auxina natural que muestra actividad fisiológica. La dominancia apical (la inhibición de la formación de yemas laterales) es desencadenada por las auxinas producidas en el meristema apical. La floración, el cuajado y maduración del fruto, y la inhibición de la abscisión (caída de hojas) son otras respuestas de las plantas bajo el control directo o indirecto de las auxinas. Las auxinas también actúan como relevo para los efectos de la luz azul y las respuestas rojas/rojo lejano.
El uso comercial de auxinas está muy extendido en viveros de plantas y para la producción de cultivos. El IAA se utiliza como hormona de enraizamiento para promover el crecimiento de raíces adventicias en esquejes y hojas desprendidas. La aplicación de auxinas sintéticas a plantas de tomate en invernaderos promueve el desarrollo normal del fruto. La aplicación al aire libre de auxina promueve la sincronización del fraguado y caída del fruto, lo que coordina la temporada Frutos como los pepinos sin semillas pueden inducirse a dar frutos mediante el tratamiento de flores de plantas no fertilizadas con auxinas.
Citininas
El efecto de las citoquininas se reportó por primera vez cuando se encontró que agregar el endospermo líquido de cocos al desarrollo de embriones vegetales en cultivo estimuló su crecimiento. Se encontró que el factor de crecimiento estimulante era la citoquinina, una hormona que promueve la citocinesis (división celular). Se conocen casi 200 citoquininas naturales o sintéticas, hasta la fecha. Las citoquininas son más abundantes en los tejidos en crecimiento, como raíces, embriones y frutos, donde se produce la división celular. Se sabe que las citoquininas retrasan la senescencia en los tejidos foliares, promueven la mitosis y estimulan la diferenciación del meristemo en brotes y raíces. Muchos efectos sobre el desarrollo de las plantas están bajo la influencia de citoquininas, ya sea en conjunto con auxina u otra hormona. Por ejemplo, la dominancia apical parece ser el resultado de un equilibrio entre las auxinas que inhiben los cogollos laterales y las citoquininas que promueven el crecimiento más bulto.
Giberelinas
Las giberelinas (GA) son un grupo de alrededor de 125 hormonas vegetales estrechamente relacionadas que estimulan el alargamiento de los brotes, la germinación de las semillas y la maduración de frutos y flores. Los GAs se sintetizan en los meristemos apicales de raíz y tallo, hojas jóvenes y embriones de semillas. En áreas urbanas, a veces se aplican antagonistas de GA a árboles bajo líneas eléctricas para controlar el crecimiento y reducir la frecuencia de poda.
Los GAs rompen la latencia (un estado de crecimiento y desarrollo inhibido) en las semillas de plantas que requieren exposición al frío o la luz para germinar. El ácido abscísico es un fuerte antagonista de la acción de GA. Otros efectos de los GAs incluyen la expresión de género, el desarrollo de frutos sin semillas y el retraso de la senescencia en hojas y frutos. Las uvas sin semillas se obtienen a través de métodos de mejoramiento estándar; contienen semillas poco visibles que no se desarrollan. Debido a que los GA son producidos por las semillas y debido a que el desarrollo del fruto y la elongación del tallo están bajo control de GA, estas variedades de uvas normalmente producirían frutos pequeños en racimos compactos. Las uvas en maduración se tratan rutinariamente con GA para promover un mayor tamaño de fruto, así como racimos más sueltos (tallos más largos), lo que reduce la incidencia de infección por moho.
Puntos Clave
- Durante el fototropismo y gravitropismo, la hormona vegetal auxina controla el alargamiento celular.
- La hormona vegetal citoquinina promueve la división celular, controlando muchos procesos de desarrollo en las plantas.
- Las giberelinas controlan muchos aspectos de la fisiología de las plantas, incluyendo elongación de brotes, germinación de semillas, maduración de frutos y flores, latencia de semillas, expresión de género, desarrollo de frutos sin semillas y retraso en la senescencia en hojas y frutos.
Términos Clave
- giberelina: cualquiera de una clase de hormonas de crecimiento de plantas diterpénicas que estimulan la elongación de brotes, germinación de semillas y maduración de frutos y flores
- auxina: una clase de hormonas de crecimiento vegetal que es responsable del alargamiento en el fototropismo y gravitropismo y de otros procesos de crecimiento en el ciclo de vida de la planta
- citoquinina: cualquiera de una clase de hormonas vegetales involucradas en el crecimiento y división celular