NUTRICIÓN MINERAL

MICORRIZAS

OBJETIVO

Entender la importancia de los nutrientes minerales esenciales y no esenciales para la planta y los respectivos procesos de asimilación de estos (asimilación de fosfato, micorrizas).

PESO SECO PLANTA

Compuestos orgánicos

(90 - 95%)

Compuestos inorgánicos

(5 – 10%)

Elementos vitales para el desarrollo de la planta

NUTRIENTES MINERALES

MACRONUTRIENTES MICRONUTRIENTES

Composición elemental de un tejido vegetal, expresado en porcentaje del peso seco correspondiente a cada elemento.

Macronutrientes

Micronutrientes

Macronutriente que se absorbe preferentemente como fosfatos ácidos (H2PO4

- o HPO42-)

Forma parte de nucleótidos, ácidos nucleicos, fosfolípidos.Asociación simbiótica entre las raíces del vegetal y ciertos hongos favorece la absorción de fosfatos (MICORRIZAS).

FÓSFORO

POTASIO

Muy soluble. En el suelo y la planta está presente como K+

No forma parte de moléculas estructurales o regulatoriasRegula el potencial osmótico, en especial en células guardianas

CALCIO

Se absorbe y se transporta como ión.Forma parte de paredes celulares.Cofactor de enzimas hidrolíticas.

ALGUNOS NUTRIENTES MINERALES Y SU IMPORTANCIA PARA EL VEGETAL

NITRÓGENOMacronutriente más abundante en la planta.Esencialidad: forma parte de las proteínas, bases nitrogenadas, coenzimas, clorofila, etc.

Se absorbe como iónContribuye junto con el potasio a la osmorregulación de las células guardianas.

Se absorbe como SO4-2

Forma parte de 3 aminoácidos esenciales: cisteína, cistina y metionina.Constituyente de varias coenzimas.

AZUFRE

Se absorbe como ión.Forma parte de citocromos y enzimas que intervienen en el transporte de electrones.Necesario para la síntesis de clorofila.

HIERRO

Interviene en la fotosíntesisMANGANESO

CLORO

Se absorbe como ión.Forma parte de la clorofila.Cofactor de algunas enzimas.

MAGNESIO

Síntomas de carencias de nutrientes minerales

Síntomas de carencias de nutrientes minerales

¿ Cómo saber si un nutriente es esencial?

DISPONIBILIDAD DE NUTRIENTES EN EL SUELO

Depende de factores como:

1.- pH del suelo2.- Provisión de oxígeno3.- Naturaleza de las partículas que constituyen el suelo

1.-DISPONIBILIDAD DE NUTRIENTES

SEGÚN EL pH DEL SUELO

2.- DISPONIBILIDAD DE NUTRIENTES SEGÚN LA PROVISIÓN DE OXIGENO

Formas reducidas u oxidadas

3.- DISPONIBILIDAD DE NUTRIENTES SEGÚN LA NATURALEZA DEL SUELO

arcilla

humus

Adsorción de cationes

ABSORCIÓN DE FOSFATO

Estrategias biológicas de los vegetales para captar fosfato

- Extensión de la geometría radicular

CAMBIOS MORFOLÓGICOS

- Aumento de la proliferación de pelos radicales- Elongación de los pelos radicales

- Asociación con microorganismos (de vida libre o simbiótica)

- Cambios en fosforilación de proteínas

- Activación de genes (fosfatasas, transportadores de fosfato, β-glucosidasa)

CAMBIOS FISIOLÓGICOS, BIOQUÍMICOS y MOLECULARES

- Aumento del uso eficiente de Pi

- Exudación de ácidos orgánicos y quelantes

- Mobilización de Pi desde la vacuola al citoplasma

- Secreción de fosfatasas

Mecanismos microbianos de solubilización de P

Exudación de sustancias ácidas

MPO4 + H+ → HPO4-2 + M+

Exudación de quelantes

MPO4 + Q → MQ + HPO4-2

Exudación de fosfatasas

MICORRIZAS

El Proceso de absorción de minerales por la raíz puede ser modificado por asociación simbiótica de hongos con la raíz.

“Asociación simbiótica mutualística entre hongos no patogénicos del suelo

y la raíz de plantas superiores”

Micorriza (hongo-planta)

Líquen (hongo-alga)

Líquen

Beneficios de la simbiosis hongo-planta (micorrizas)

Para las plantas:

1.- Aumento del área fisiológicamente activa de las raíces.

2.- Aumento de la captación de agua y nutrientes como fosfatos, potasio y calcio, metales trazas como zinc y cobre del suelo.

3.- Aumenta la tolerancia de las plantas a las temperaturas del suelo y acidez extrema.

4.- Provee protección contra ciertos patógenos.

Beneficios de la simbiosis hongo-planta (micorrizas)

Para el hongo:

1.- Recibe principalmente carbohidratos de la planta.

No micorrizada Micorrizada

Palmera

Efecto de la micorrización

HONGOS

Cuerpo filamentoso de un hongo

Absorción de agua:

RAÍZ

Pelos radiculares o absorbentes:

- largos

- delgados

- aumentan área superficial de la raíz

MICORRIZAS:

- Ectomicorrizas

- Endomicorrizas o micorriza vesicular-arbuscular

- Ectendomicorrizas

- Ericoides

- Monotropoides

- Arbutoides

ECTOMICORRIZAS

Común en Gimnospermas (género Cupressus, Thuja, Sequoia) y Angiospermas

Manto

Malla de Hartig

Hongos:

Basidiomycetes Ascomycetes

Manto externo

Manto externo

Malla de Hartig

Célula epidermal

Ectomicorrizas

Hongos del género Glomales.

MICORRIZA VESICULAR-ARBUSCULAR

Tronco de la hifa

Membrana periarbuscular

Matriz interfacial

Pared celular del hongo

Memb plasmática del hongo

Arbúsculos

Zonas de intercambio de nutrientes

Pi

PROCESO DE COLONIZACIÓN DEL HONGO

Mecanismo ¿ ?

Raíz señales volátiles

Hongo secreta enzimas hidrolíticas

Exo- y endo-glucanasas

Celulasas

Xiloglucanasas

Poligalacturonasas.

Fuerza mecánica

Etapas en la colonización de un hongo formador de micorrizas vesicular-arbuscular:

- Germinación de la espora

- Diferenciación hifal

- Formación de apresorios

- Penetración a la raíz

- Crecimiento intercelular

- Formación de arbúsculos

- Transporte de nutrientes.

Características morfológicas en el metabolismo de un hongo micorrizal

Respuesta de la célula de la raíz frente al desarrollo del arbúsculo

- Fragmentación de la vacuola

- Migración del núcleo a una posición más central

- Aumenta el número de organelos

- Reorganización del citoesqueleto

- Aumenta la superficie de la membrana plasmática

FIN

Kosuta, S. y cols. (2003). A diffusible factor from arbuscular mycorrhizal fungi induces symbiosis-specific MtENOD11 expression in roots of Medicago truncatula. Plant Physiology. 131: 952-962

Representación esquemática de los co-cultivos del hongo simbiótico y la leguminosa

Inducción de pMtENOD11-gusA en raíces en el cocultivo separado por membranas.

a, b, d, f y g: raíces transformadas

c, e y h: raíces control

i: planta entera

j: planta control

k, l: inducción de pMtENOD11-gusA con otros hongos

Mutantes para el estudio del proceso de colonización

Rutas bioquímicas del metabolismo del carbono entre el micelio intra y extraradical

Benabdellah, K. y cols. (2000). Alterations in the plasma membrane polypeptide pattern of tomato roots (Lycopersicon esculetum) during the development of arbuscular mycorrhiza. Journal of Experimental Botany. 51(351): 747-754.

2D-PAGE 6 semanas después de la inoculación con el hongo

2D-PAGE 4 semanas después de la inoculación con el hongo