Treball d’experimentació

L’efecte de la llum i l’aigua en la germinació i el creixement de la mongetera

Resum: En aquest experiment hem estudiat el fet de si la presència o manca de llum i la quantitat d’aigua afecten dues variables com són el fet que una llavor, d’una espècie de mongetera concreta, germini o no i el creixement inicial d’aquesta. Hem vist com la germinació de la mongeta és independent d’aquests factors i com només el creixement de la tija és influït per la presència o manca de llum. Introducció: Es ben conegut per tothom que les plantes per viure necessiten aigua i llum. Però cal plantejar-se fins a quin punt aquests factors ambientals afecten la germinació i el creixement inicial de la planta. Altrament també tenim motius per pensar que la germinació no depèn en absolut de la llum ja que una llavor enterrada germina sense que li arribi la llum. Però pel que fa a la quantitat d’aigua que cal, resulta difícil de fer pronòstics sense tenir-ne un control com el que pot aportar realitzar un experiment d’aquestes característiques al laboratori. Per tant en aquest experiment pretenem estudiar la influència de la presència o manca de llum i de la quantitat d’aigua en la germinació de la mongeta. Per això, podem fer germinar llavors de mongetera en diferents condicions i avaluar si existeixen diferències en el creixement. Per tant ens proposem comprovar si existeix influència de la presència i manca de llum en la germinació i creixement de llavor de mongetera, comprovar si la quantitat d’aigua influeix en la germinació i finalment comprovar si existeix influència d’aquest factor en relació al creixement. Material i mètodes: El material per dur a terme aquest experiment ha estat llavors de mongeta argentina, un vas de plàstic i substrat artificial amb tots els nutrients necessaris pel creixement de plantes. Per dur a terme l’experiment vam fer combinacions de quatre tractaments d’aigua (50, 75, 125 i 150 ml) d’administrats en dos vegades amb dos tractaments de llum (presència i manca). Les combinacions són les que es mostren en la taula següent: Tractaments 50 ml aigua 75 ml aigua 125 ml aigua 150 ml aigua Llum Llum i 50 ml Llum i 75 ml Llum i 125 ml Llum i 150 ml Foscor Foscor i 50 ml Foscor i 75 ml Foscor i 125 ml Foscor i 150 ml També cal destacar que vam fer entre tots els grups un total de vuit rèpliques de cada combinació de tractaments fent un total de 64 mostres de les quals al cap d’un mes i sis dies vam mesurar la longitud de l’arrel i l’epicòtil, en el cas concret del nostre grup. Tot i que cal tenir en compte que va haver-hi grups que van plantar les mongetes més tard i d’altres molt més aviat.

Els anàlisis estadístics que hem aplicat per aquest experiment els podem dividir en dos grans blocs. Pel que fa al fet de si les llavors havien germinat o no, ho hem analitzat a partir de fer tests d’independència fent servir la �2 per tal de veure si hi ha relació entre la germinació i l’aigua, i entre aquesta i la llum; i també l’efecte conjunt dels tractaments de llum i aigua en la germinació. D’altra banda, hem fet els histogrames del percentatge de germinació segons la quantitat d’aigua subministrada i la llum. Pel que fa a la longitud de l’arrel i la tija, en primer lloc hem aplicat tests com Shapiro-Wilk i Kolmogoro-Smirnov; i els d’homogeneïtat de variàncies per tal d’assegurar els supòsits de l’ANOVA com són la normalitat i la homosedasticitat. Per totes aquestes variables també els hem aplicat transformacions logarítmiques per tal de corregir la mancança d’aquests supòsits. També hem realitzat els corresponents histogrames de freqüències, gràfics Q-Q, diagrames de dispersió i diagrames de caixa, per tal de comprovar aquests supòsits gràficament. Pel que fa a les anàlisis amb l’ANOVA hem estudiat si la variable transformada de la longitud de l’arrel i la longitud de la tija per veure si hi ha diferències significatives entre els diferents tractaments d’aigua, els tractaments de llum i també l’efecte de la interacció entre aquestes variables. Altra vegada, contrastem els resultats obtinguts a partir del test de l’ANOVA amb mètodes gràfics, més subjectius, com són les anàlisis de perfils, gràfics de dispersió i la representació de les mitjanes amb el seu error. Les anàlisis estadístiques que han estat realitzades en el treball s’han fet amb el paquet estadístic SPSS X 12.0 per entorn de Windows. Resultats: En estudiar experimentalment l’efecte de la llum i l’aigua en el procés de creixement hem obtingut els següents resultats: En primer lloc, hem estudiat els resultats de ANOVA de dos factors d’efectes fixos (Model I). Aquests factors són els ja esmentats anteriorment, l’aigua i la llum. En tots els casos ja sigui per la longitud de la radícula com la longitud de l’epicòtil la hipòtesi nul·la (Ho) sempre és que les mitjanes són iguals, o en el cas de la interacció és que no n’hi ha. Pel que fa a la longitud de la radícula, ja sigui la variable original o la transformada, hem vist que tant els tractaments d’aigua com de llum, el resultat de l’ANOVA és que acceptem Ho, en tots quatre casos amb una p>0,05. Pel que fa a la interacció dels factors aigua i llum trobem que també acceptem Ho, també amb una p>0,05. És a dir que no hi influència de la llum ni del la quantitat d’aigua, així com tampoc hi ha interacció entre aquests dos factors. No obstant, les anàlisis de perfils, donen uns resultats totalment contradictoris amb els del test de l’ANOVA ja sigui pels tractaments d’aigua, llum o la interacció, és a dir que hi ha influència dels dos factors i interacció. Per tant, en aquest cas tot i la informació contraposada del perfil, concloem que els efectes de la presència o manca de llum i també les diferents quantitats d’aigua tenen efecte en el creixement inicial de la rel de la planta, així com el fet que també hi ha

interacció. Per fer aquestes conclusions cal tenir en compte que el resultat obtingut del test de l’ANOVA són més fiables que els perfils. Pel que fa a la longitud de l’epicòtil, ja sigui la variable original o la transformada donen la mateixa conclusió. Hem vist que en els tractaments d’aigua el resultat de l’ANOVA és que acceptem Ho, amb una p>0,05. Pel que fa a la llum, el resultat de l’ANOVA és que rebutgem Ho amb una p<0,05. Pel que fa a la interacció dels factors aigua i llum trobem que també acceptem Ho, també amb una p>0,05. És a dir que hi influència de la llum però no de la quantitat d’aigua ni interacció entre aquests dos factors. No obstant les anàlisis de perfils, dóna un resultats contradictoris amb els de l’ANOVA pel que fa als tractaments d’aigua. Per tant, en aquest cas tot i la informació contraposada del perfil, concloem que els efectes de la presència o manca de llum tenen efecte en el creixement inicial de la planta mentre que la quantitat d’aigua subministrada no així com tampoc hi ha interacció. Per fer aquestes conclusions cal tenir en compte que el resultat obtingut del test de l’ANOVA són més fiables que els perfils.

50 ml 75 ml 125 ml 150 ml

Aigua

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

20,00

22,00

24,00

Med

ias

mar

gina

les

estim

adas

Il.luminaciófoscorllum

Medias marginales estimadas de Longitud de la radícula (cm)

50 ml 75 ml 125 ml 150 ml

Aigua

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

Med

ias

mar

gina

les

estim

adas

Il.luminaciófoscorllum

Medias marginales estimadas de Longitud de l epicòtil (cm)

Per altra banda, cal comentar el compliment dels supòsits de l’ANOVA: Pel que fa a la normalitat cal destacar que no es compleix ni per la longitud de la radícula ni per la longitud de l’epicòtil ja sigui a través dels tests Kolmogorov-Smirnov, Shapiro-Wilk, o de les representacions gràfiques amb histogrames, gràfics Q-Q. Un dels motius principals es perquè les dades presenten molta asimetria i curtosi (la radicula és platicurtica i l’epicòtil una mica leptocurtica). Quan continuem buscant la normalitat i apliquem una transformació lineal de tipus logarítmic ens tornem a trobar amb els mateixos resultats que abans. Per tant la transformació lineal no ens pot garantir la normalitat de la distribució. Quan apliquem una estandardització als residus podem observar que en el cas de la distribució de la longitud de l’epicòtil millora. En tot cas l’incompliment del supòsit de la normalitat no es considera del tot necessari ja que els tests de l’ANOVA són prou robusts. Per altra banda, pel que fa a la homosedasticitat, cal destacar que tant la variable transformada com la original de la longitud de la radícula presenten homogeneïtat de variances (homosedasticitat) mentre que en la distribució de la longitud de l’epicòtil no es presenta en cap cas ja sigui la variable original com la transformada de la que

estiguem parlant. Quan mirem els gràfics de dispersió trobem certa ambigüitat pel que fa al fet de si és homogènia o no la transformació logarítmica de la longitud de l’epicòtil, ja que tot i no correspondre’s amb el test, tant el diagrama de dispersió com els diagrames de caixa ens diu que si que presenta homogeneïtat de variances. En segon lloc, la part de l’experiment que fa referència a la relació entre els factors estudiats i la germinació, cal destacar el fet que a través del test d’independència de la �2, acceptem la Ho per una p>0,05 que els factors quantitat d’aigua i presència o manca de llum són independents entre si també respecte el fet que la llavor germini o no. Aquest fet es veu confirmat per un histograma on es mostra que el percentatge de llavors germinades es els mateix independentment del tractament de llum que hagin rebut, i també, tot i que menys clarament, independentment dels ml d’aigua que els haguem subministrat. Discussió: En analitzar els resultats d’aquest experiment hem vist que totes les llavors germinen independentment del tractament d’aigua o llum que els hi proporcionem. Cal destacar que a partir de la bibliografia hem sabut que hi ha altres llavors que tenen processos de repòs hivernal, és a dir que cal un estímul previ com el pas a través del tracte digestiu d’un ésser viu, la llum o una fase de fred; abans de germinar. Pel que fa a la longitud de l’arrel i la tija hem vist com no hi ha interacció entre els factors presència o manca de llum i la quantitat d’aigua proporcionada. Així com la independència del creixement d’aquestes de la quantitat d’aigua que els haguem proporcionat. Això resulta incoherent amb el fet conegut que les arrels de les plantes que els falta aigua allarguen aquestes fins arribar a la capa freàtica. La principal diferència l’hem trobat en el fet que el creixement de l’arrel és independent de la llum, com és de suposar pel fet que mai els hi toca la llum al estar enterrades sota terra; i per contra com sí que té efecte la presència o no de llum en relació al creixement de la tija, com és lògic ja que la tija sí que és un òrgan fotosintètic de la planta a diferència de l’arrel. D’altra banda seria interessant comprovar el que la bibliografia anomena etiolació, que és el creixement en longitud de la tija de les plantes que reben poca llum per tal de buscar aquesta. Aquesta informació la podríem obtenir d’aplicar un test de la t-student amb una Ho= en que µ(longitud tija foscor) > µ (longitud tija llum). Com hem comprovat, algunes de les conclusions que hem obtingut contradiuen la informació de la bibliografia si bé també seria interessant complementar l’experiment amb certs aspectes com serien fer un blanc amb l’absència d’aigua i provar diferents graus d’humitat ja que és amb la humitat sola que les llavors ja poden germinar. També el fet de provar diferents intensitats de llum seria interessant, ja que en la bibliografia s’esmenta el fet que tot i que certes intensitats molt fluixes de llum permeten viure a la planta no són suficients per poder créixer adequadament. En la bibliografia també es descriu el fet que la falta d’aigua pot produir la manca de creixement de la resta de la planta en benefici de l’elongació de les arrels. Això es podria haver comprovat a traves de fer un tractament que consistís en aplicar un

tractament sense aigua a una llavor ja feta germinar prèviament, ja que un tractament sense aigua d’entrada faria que ni tan sols germinés la llavor. Destaquem en aquest article el fet de que és el creixement inicial el que és objecte del nostre estudi ja que és evident que amb un interval de temps més llarg, quan les substàncies de reserva que conté de per sí la llavors, se li hagin esgotat a la planta aquesta sense llum no podria realitzar la fase lluminosa de la fotosíntesi no podria produir cap dels elements necessaris per créixer ni tampoc per viure. De la mateixa manera el fet que una manca prolongada d’aigua també fa evident que ni amb el tractament més ric en aigua haurien evitat que la planta morís. També cal destacar que hem comès alguns errors o que no hem tingut en compte alguns factors com són que no hem tingut en compte la variable temperatura del laboratori o el fet que totes les plantes no van ser plantades el mateix dia. Bibliografia: Bonner & Galston (1973) Fisiología vegetal, Taiz Zeiger 2002 Fisiología vegetal ; Juan Barceló Coll ... [et al.] Fisiología y bioquímica vegetal / coordinación J. Azcón-Bieto, M. Talon Apèndix:

Aigua Il.lumina

ció replica

Longitud de la

radícula (cm)

Longitud de l

epicòtil (cm) GRUP LG_REL LG_TIJA Germinació

1 50 ml foscor A 13,30 ,00 1 1,16 ,00 sí 2 50 ml foscor B 39,00 1,00 1 1,60 ,30 sí 3 50 ml foscor C ,00 ,00 1 ,00 ,00 no 4 50 ml foscor D ,00 ,00 1 ,00 ,00 no 5 50 ml foscor E 11,00 6,20 1 1,08 ,86 sí 6 50 ml foscor F 37,50 5,00 1 1,59 ,78 sí 7 50 ml foscor G 8,10 5,40 1 ,96 ,81 sí 8 50 ml foscor H 6,00 ,00 1 ,85 ,00 sí 9 75 ml foscor A 15,80 3,70 2 1,23 ,67 sí 10 75 ml foscor B 31,50 ,00 2 1,51 ,00 sí 11 75 ml foscor C ,00 ,00 2 ,00 ,00 no 12 75 ml foscor D ,00 ,00 2 ,00 ,00 no 13 75 ml foscor E 20,40 1,30 2 1,33 ,36 sí 14 75 ml foscor F 37,50 3,80 2 1,59 ,68 sí 15 75 ml foscor G 12,50 ,00 2 1,13 ,00 sí 16 75 ml foscor H ,00 ,00 2 ,00 ,00 no 17 125 ml foscor A 16,00 32,00 3 1,23 1,52 sí 18 125 ml foscor B 41,60 6,00 3 1,63 ,85 sí 19 125 ml foscor C ,00 ,00 3 ,00 ,00 no 20 125 ml foscor D 27,00 10,20 3 1,45 1,05 sí

21 125 ml foscor E 44,00 20,50 3 1,65 1,33 sí 22 125 ml foscor F 50,00 18,30 3 1,71 1,29 sí 23 125 ml foscor G ,00 ,00 3 ,00 ,00 no 24 125 ml foscor H ,00 ,00 3 ,00 ,00 no 25 150 ml foscor A 39,50 7,80 4 1,61 ,94 sí 26 150 ml foscor B 36,40 4,50 4 1,57 ,74 sí 27 150 ml foscor C 39,50 12,20 4 1,61 1,12 sí 28 150 ml foscor D 42,70 10,70 4 1,64 1,07 sí 29 150 ml foscor E ,00 4,00 4 ,00 ,70 no 30 150 ml foscor F ,00 ,00 4 ,00 ,00 no 31 150 ml foscor G 11,00 ,00 4 1,08 ,00 sí 32 150 ml foscor H 11,40 1,60 4 1,09 ,41 sí 33 50 ml llum A 28,40 52,70 5 1,47 1,73 sí 34 50 ml llum B ,00 ,00 5 ,00 ,00 no 35 50 ml llum C 15,40 52,10 5 1,21 1,73 sí 36 50 ml llum D ,00 ,00 5 ,00 ,00 no 37 50 ml llum E ,00 ,00 5 ,00 ,00 no 38 50 ml llum F 46,00 6,50 5 1,67 ,88 sí 39 50 ml llum G ,00 ,00 5 ,00 ,00 no 40 50 ml llum H ,00 ,00 5 ,00 ,00 no 41 75 ml llum A ,00 ,00 6 ,00 ,00 no 42 75 ml llum B 33,20 47,30 6 1,53 1,68 sí 43 75 ml llum C ,00 ,00 6 ,00 ,00 no 44 75 ml llum D 6,50 ,00 6 ,88 ,00 sí 45 75 ml llum E 39,50 58,60 6 1,61 1,78 sí 46 75 ml llum F 35,50 38,20 6 1,56 1,59 sí 47 75 ml llum G 46,00 45,00 6 1,67 1,66 sí 48 75 ml llum H ,00 ,00 6 ,00 ,00 no 49 125 ml llum A 15,00 70,00 7 1,20 1,85 sí 50 125 ml llum B 31,40 61,50 7 1,51 1,80 sí 51 125 ml llum C ,00 10,00 7 ,00 1,04 no 52 125 ml llum D ,00 ,00 7 ,00 ,00 no 53 125 ml llum E 13,40 51,20 7 1,16 1,72 sí 54 125 ml llum F 26,60 34,20 7 1,44 1,55 sí 55 125 ml llum G 14,70 77,10 7 1,20 1,89 sí 56 125 ml llum H ,00 ,00 7 ,00 ,00 no 57 150 ml llum A ,00 ,00 8 ,00 ,00 no 58 150 ml llum B 36,00 61,80 8 1,57 1,80 sí 59 150 ml llum C 31,20 47,90 8 1,51 1,69 sí 60 150 ml llum D 30,30 42,10 8 1,50 1,63 sí 61 150 ml llum E 37,00 42,00 8 1,58 1,63 sí 62 150 ml llum F 39,00 3,50 8 1,60 ,65 sí 63 150 ml llum G ,00 ,00 8 ,00 ,00 no 64 150 ml llum H 7,50 ,00 8 ,93 ,00 sí Total N 64 64 64 64 64 64 64 64 64