Reguladores del crecimiento vegetal

Lorena RojasDaniel Marín

Micología industrial

Definición

Biomoléculas que se encargan de regular la proliferación y crecimiento

celular mediante cascadas de señalización en el tejido blanco

Generalidades

Funcionan en bajas concentraciones (10^-5 M)

Actúan en el mismo tejido donde son producidas

Clases

Fitohormonas principales

Auxinas

Citoquininas

Giberelinas

Etileno

Ácido Abscisico

Clases

Fitohormonas Secundarias

Compuestos fenólicos

Poliaminas

Brasinosteroides

Jasmonatos

Auxinas

Primeras fitohormonas identificadas.

Primer aislamiento : Rhizopus suinus

Endospermo de granos de maiz (1946)

Auxinas

Ácido Indolacético (IAA) Alargamiento celular, Dominancia apical, División celular, Fototropismo

Citoquininas

Skoog – Tabaco (1950)

División celular (Hojas, tallo, raices)

Crecimiento de brotes laterales

Activar al endospermo

Citoquininas

Plasmodiophora brassicae (Impide degradación de citoquinas)

Zeatina

Giberelinas

Gibberella Fujikuroi – Bakanae (arroz)

Giberelinas

Glomus mosseae - Bouteloua gracilis (producción de GAs)

Giberelina A3

Alargamiento y división celular (tallos), gravitropismo negativo, activación de semillas

Etileno

Fitohormona mas simple (CH2=CH2)

Florecimiento

Maduración del fruto

Senescencia

Ácido Abscisico

Absicina I y II (Adiccot & Carmns, 1983).

Dormancia en semillas, Absición, bloqueo de estomas

G. fasciculatus – Disminución de micorrización

Ácido Abscisico

Compuestos fenólicos

La mayoria son sintetizados por la via del Shiquimato y acetato

Importantes en la interacción con hormonas

Los acidos fenolicos pueden aumentar la actividad de las auxinas dependiendo del acido fenolico que intervenga

Poliaminas

Moléculas de naturaleza policationica Plantas Fitohormonas

- reguladores de crecimiento

- Concentraciones elevadas en plantas

¿HORMONAS?

Promoción de crecimiento

- regulación de división celular Embriogénesis Protección contra estrés

medioambiental Formación de polen Formación de raíces Procesos de senescencia

Principales poliaminas

Putrescina

Espermidina

Espermina

Brasinosteroides

Incrementa resistencia a condiciones medio ambientales

• cambios de temperatura• Infecciones fúngicas• Injuria por herbicidas

Interacción sinérgica con auxinas: síntesis de etileno

Interacción con Acido abcisico

Jasmonatos

Presente en angiospermas y gimnospermas

Elevada actividad en :• Hojas jovenes• Apices de los tallos• Frutos inmaduros• Extremos de las raices

Regulan la senescencia de las hojas• Degradación e Inhibición de Rubisco• Inhibición de la fotosíntesis Estimula síntesis de proteínas Interviene en procesos de latencia de

semillas

Inducción…

Heridas Elicitores de fitoalexinas Deficiencia de agua Compuestos osmóticamente activos

(sorbitol, manitol)

Efecto de las plantas sobre los microorganismos

a) directamente: aporte de sustancias energéticas,

estimulantes o inhibidoras, como moléculas orgánicas,

vitaminas, fitohormonas, sustancias que producen

agregados, en forma de exudados, secreciones, restos de

tejidos (Fuentes de E,C,N,S, etc.)

b) indirectamente: modificación del medio físico

(temperatura, humedad) o químico (liberación y absorción

de elementos: compuestos orgánicos, quelantes,

productos volátiles

EL DESARROLLO EN PLANTASEL DESARROLLO EN PLANTAS

Germinación Crecimientovegetativo Floración Polinización Fecundación Formación y

madurez de los frutos Senescencia

FITOHORMONAS

Auxinas

Promueve: Alargamiento celular y Crecimiento apical Formación de frutos TropismosInhibe: Crecimiento de yemas axilares

Ácido Abcísico

Inhibe: Crecimiento Germinación Desarrollo de las yemas

Etileno

Inhibe el crecimientoPromueve: Abcisión de hojas y frutos Maduración

Citocininas

Promueve: División celular Crecimiento de brotes Inhibe: Envejecimiento Caída de las hojas

Giberelinas

Promueve: Alargamiento del tallo Formación de flores y frutos Germinación de la semilla

ARTICULOS

Introducción

Microorganismos que se desarrollan dentro de tejido vegetal sin causar daños aparentes (Petrini, 1991)

Estudios sobre relación microorganismo-planta

Producción de fitohormonas

Objetivos

Aislar de levaduras endofitas en raíces de Zea mays productoras de auxinas

Evaluar la capacidad colonizadora de las cepas productoras de auxinas

Analizar el efecto del triptófano en la producción de auxinas in vivo

Evaluar el efecto de las cepas seleccionadas sobre el crecimiento de raíces y tallos en condiciones de invernadero.

METODOLOGÍA

Aislamiento de levaduras endofitas

Desarrollo de semillas predesinfectadas en suelos propios de cultivo de maíz

Esterilización de raices

Maceración y filtración de solución obtenida

Siembra de filtrado diluido en YMPDA + Cloranfenicol

Producción in vitro de auxinas

Siembras de 24 aislamientos en caldo glucosa-peptona con y sin triptófano

Centrifugación de suspensiones (obtención de sobrenadante)

Detección de auxinas con reactivo de Salkowski (Abs 530 nm)

Curva patrón con concentraciones conocidas

Cromatografía Liquida de Alta Eficiencia (HPLC)

Evaluación de promoción del crecimiento

Aislamiento de 8 cepas productoras de IAA y IPYA.

Crecimiento y germinación de semillas desinfectadas en papel filtro estéril

Apertura de las puntas de las raíces y contacto con suspensión de inoculo (10^8 UFC/mL)

Evaluación de promoción del crecimiento

Contacto con inoculo autoclavado (Control)

Siembra de plantas en tubos con arena esterilizada

Medición de longitud y peso de tallos y raices

Selección de cepas

Selección e identificación de cepa 4 (Williopsis saturnus)

Selección de cepa no productora de IAA - cepa 16 (Rhodotorula glutinis)

Detección de otras fitohormonas

Cultivo de cepa 4 y 16 en caldo GP con y sin triptófano

Centrifugación del cultivo y obtención de sobrenadante

HPLC para detección de giberelinas y citoquininas

Pruebas en invernadero

Producción de inoculo de cepa 4 y 16 en YMPDB (10^8 UFC/mL)

Estimación de la colonización de la raíz

Producción de mutantes resistentes a la cicloheximida Inoculación en plantas Crecimiento de maíz en suelo de cultivo característico en

invernadero Extractos de raíz sembrados en YMPDA con

cicloheximida – Recuento en Placa.

Pruebas en invernadero

Pruebas in vivo

Siembra de plantas preinoculadas en suelo característico

Formulación de 8 experimentos con las diversas condiciones (Triptófano, inoculo)

Medición de peso seco y longitud de tallos y raíces.

Pruebas en invernadero

Extracción de auxinas de raíces y tallos

Detección con HLPC

Visualización de cepas por microscopia

RESULTADOS

Cepas productoras de IAA

Efecto de las cepas productoras de IAA sobre el crecimiento

Colonización de levaduras endofitas

Efecto sobre crecimiento en invernadero

Niveles de auxinas in planta

Microscopia

Conclusiones

Williopsis saturnus es capaz de colonizar raíces de Zea mays y promover su crecimiento mediante auxinas.

Existen levaduras capaces de colonizar tejido vegetal sin presentar efectos positivos ni negativos para la planta.

ARTICULOS

Introducción

La síntesis microbiana de fitohormonas es una variable importante en la fertilidad del suelo.

La salinidad es un factor de estrés determinante en el metabolismo de la planta.

Pocos estudios explican la producción de fitohormonas y su rol en el desarrollo de cosechas.

Evaluar la producción de GA y IAA de hongos de propios de la rizosfera y el rizoplano (superficie de la raíz)

Analizar el efecto de la concentración de NaCl sobre la producción de GA, IAA y citrocromo P-450

Estudiar el efecto de GA e iones de calcio para reducir el estrés causado por el NaCl

Objetivos

Metodología

Recolección de raíces de Vicia faba, Corchorus olitorius, Sesamum indicum y Glycine max (Agriculture Garden of Assiut University)

Determinación de hongos de rizosfera Suspension de raices en agua destilada Siembra en agar Czapek

Determinación de hongo de rizoplano Extracto de raíces Siembra en agar Czapek

Metodología

Identificación microscópica de especies encontradas.

Producción de IAA y GA Cultivo de 10 especies fúngicas en caldo

glucosa-Czapek Extracción de fitohormonas

Metodología

Bioensayos con fitohormonas Utilización de semillas de Sorghum,

Vicia, Triticum

Crecimiento en extractos y fitohormonas estándar

Determinación de longitud de raices y tallos

Metodología

Producción de GA, IAA y citocromo P450 por Fusarium oxysporum en caldo con NaCl Siembra de esporas en medio mineral-glucosa

con 0,5; 1; 4; 7% de NaCl

Filtración del cultivo para determinar concentraciones de IAA y GA

Estimación de Citrocromo P450 en el micelio

Metodología

Efecto de iones de calcio en la producción de IAA y GA de F. oxysporum en caldo con NaCl

Medios mineral-glucosa con NaCl 4% con 10, 40, 70 mM de CaCl2

Filtración del cultivo para determinar concentraciones de IAA y GA

Metodología

Efecto de GA, IAA e iones de calcio en la germinación de semillas tratadas con NaCl Inmersión de semillas en 10 M GA, 10 M IAA

y 10 mM de Ca por 10 horas

Inmersion en NaCl 175 mM e incubacion en cajas de petri

Evaluacion de germinación

Metodología

Determinación de IAA y GA

Filtrado de cultivo

Cromatografía

Determinación de citocromo P450 Método de Omura and Sato (1964)

RESULTADOS

Especies fúngicas asiladas

Producción de fitohormonas

Viabilidad de las semillas tratadas con NaCl

Efecto de NaCl en la producción de IAA y GA de F. oxysporum

Germinación de semillas con distintos tratamientos

Efecto de la interacción Na/Ca en la producción de IAA y GA

Conclusiones

Diferentes especies de Aspergillus, Fusarium, Penicillium y Rhizopus estan asociadas a la rizosfera y al rizoplano de Vicia faba, Corchorus olitorius, Sesamum indicum y Glycine max

Su efecto promotor consiste ampliamente en la producción de GAs

La producción de giberelinas, al igual que la presencia de calcio, puede llegar a reducir los efectos toxicos que tienen las altas concentraciones de NaCl sobre las cosechas.