Efecto del espectro de luz en el crecimiento de Silybum marianum

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Evaluación de fototropismo y crecimiento mediante espectro de luz en Silybum marianum
Universidad Pedagogica y Tecnologica de Colombia, Escuela de Biología
Fisiología vegetal
Moreno Laura, Ballesteros Jose, Cotrino Esteban
INTRODUCCIÓN
Silybum marianum L. Gaertn, conocido como Cardo Mariano, es una planta perteneciente a la familia
Asteraceae, y comparte el género Silybum con otra especie, S. eburneum Coss. & Dureu (Karkanis et
al, 2011). S. marianun es nativo de la cuenca mediterránea, aunque actualmente se distribuye por todo
el mundo. Esta planta presenta una gran capacidad adaptativa, su sistema radicular le permite
adaptarse a suelos con déficit de humedad (Karkanis et al, 2011). El Cardo Mariano es una planta
anual o bianual, presenta tallos entre 40 a 200 cm de altura, estos son glabros, erectos y ramificados.
Sus hojas basales son alternas, glabras y pueden llegar a medir entre 50 a 60 cm de largo y 20 a 40 cm
de ancho (Karkanis et al, 2011).
Según Karkanis et al, 2011, esta planta es constantemente estudiada dado a uno de sus compuestos,
conocido como silimarina, el cual es usado para el tratamiento de enfermedades hepáticas. Esta
sustancia se encuentra principalmente en sus semillas y ha propiciado su cultivo alrededor del mundo
(Karkanis et al, 2011). En algunos lugares es considerada maleza. Sus semillas se comercializan en
forma de alimento y sistema tradicional de medicina (Karkanis et al, 2011).
La luz es de gran importancia en el desarrollo de las plantas, tanto como sustrato energético como
regulador de ciclos fisiológicos (Casierra et al, 2012). La luz es percibida por la parte aérea de la
planta, lo cual le permite modular el crecimiento y la distribución celular en cada parte de la misma
(Valbuena, 2017). La calidad de la luz, entendida como el color o longitud de onda (Casierra et al,
2012), permite, mediante su manipulación, comprender las condiciones bajo las cuales el desarrollo
será el más óptimo y como la incidencia de luz repercute en esto. En el espectro de luz visible para el
ojo humano resaltan los colores azul y rojo, dos de los cuales se usaron en el tratamiento de colores, el
primero por su relación con los rayos UV y el segundo por su relación con los rayos infrarrojos
(Fontal, 2005). La reacción más favorable fue con el color azul, ya que en este tratamiento se presentó
el mayor crecimiento.
OBJETIVO GENERAL
- Analizar el crecimiento de las plantas presentado en cinco espectros de luz a la especie
Silybum marianum.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Identificar el espectro de luz en el cual se presentó el mayor crecimiento.
- Cuantificar el aumento de biomasa, área foliar, longitud del vástago, altura y longitud de raíz
en un periodo de 10 días.
METODOLOGÍA
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
CRECIMIENTO EXPERIMENTO DE COLORES
En la Tabla 1 se observa el promedio obtenido por cada réplica de cada uno de los cinco tratamientos
del espectro de luz y el promedio total de altura de crecimiento de las 3 replicas por tratamiento de
color (cm). El mayor valor promedio de altura registrada se observó en el tratamiento de luz azul
(2,4643); en segundo lugar se posicionó el tratamiento de luz amarilla (1,9137), luego se encontraba el
tratamiento de luz denominado Rojo Lejano (1,4396), y por último se encuentra el tratamiento de luz
transparente (0,6527).
Tabla 1. Promedio total altura de creciemiento por cada tratamiento de color aplicado a Silybum
marianum.
TRATAMIENTO # RÉPLICA PROMEDIOS TOTALES ALTURA (cm)
Transparente (TR)
TR-R1 0,9
TR-R2 0,2375
TR-R3 0,82083
PROMEDIO 0,6527
Amarillo (AM)
AM-R1 1,3351
AM-R2 2,55
AM-R3 1,8562
PROMEDIO 1,9137
Azul (AZ)
AZ-R1 2,8470
AZ-R2 2,2450
AZ-R3 2,3008
PROMEDIO 2,4643
Rojo (RO)
RO-R1 1,0925
RO-R2 1,5664
RO-R3 1,25
PROMEDIO 1,3014
Rojo Lejano (RL)
RL-R1 0,995
RL-R2 2,2803
RL-R3 1,0435
PROMEDIO 1,4396
Figura 1. histograma de frecuencias promedios totales de altura de creciemiento por tratamiento de
color aplicado a Silybum marianum.
ESTIMADORES DE CRECIMIENTO (10 DÍAS DE DIFERENCIA) EXPERIMENTO DE
COLORES.
En la Tabla 2 se reúnen los datos obtenidos como promedio total inicial y final por tratamiento de
color de cada estimador aplicado para evaluar el crecimiento de Silybum marianum. Esto para evaluar
el crecimiento y fototropismo que presenta esta especie en cuanto a los cinco espectros de luz
aplicados a las plántulas.
Tabla 2. datos obtenidos del análisis del crecimiento en plantas de Silybum marianum en tratamiento
de colores.
TRANSPARENTE (TR)
ESTIMADOR INICIAL (DÍA 1) FINAL (DIA 10)
Biomasa total (gr) 0,002433 0,00251
área foliar (mm2) 84 102
longitud de raíz (cm) 1,467 1,619
longitud parte aérea (vástago) (cm) 1,167 1,567
Razón V/R 0,795 0,97
AMARILLO (AM)
Biomasa total (gr) 0,00713 0,0076
área foliar (mm2) 584,333 601,33
longitud de raíz (cm) 6,1 7,57
longitud parte aérea (vástago) (cm) 3,5 4,53
Razón V/R 0,573770492 0,60
AZUL (AZ)
Biomasa total (gr) 0,02350 0,0348
área foliar (mm2) 551 558,00
longitud de raíz (cm) 1,63 2,6
longitud parte aérea (vástago) (cm) 4,2 6,33
Razón V/R 2,571428571 2,82
ROJO (RO)
Biomasa total (gr) 0,010033 0,0136
área foliar (mm2) 442 468,667
longitud de raíz (cm) 2,9 3,9
longitud parte aérea (vástago) (cm) 5,3 7,30
Razón V/R 1,83 1,87
ROJO LEJANO (RL)
Biomasa total (gr) 0,0056 0,00863
área foliar (mm2) 466 477,67
longitud de raíz (cm) 3,53 3,6
longitud parte aérea (vástago) (cm) 5,467 5,667
Razón V/R 1,547 1,574
CALCULOS PARAMETROS DE CRECIMIENTO POR TRATAMIENTO DE COLOR
En la Tabla 3 se encuentran los parámetros o estimadores de crecimiento relativo y absoluto
correspondientes a cada tratamiento de color. El objetivo de estos cálculos fue evaluar
estadísticamente el aumento real por ejemplo, de biomasa en las plántulas de cardo mariano de
acuerdo al espectro de luz al cual estas se encuentran expuestas. Donde en este caso el mayor
porcentaje de crecimiento relativo con respecto a la biomasa total fue del (54,17%) esto se observó en
el tratamiento de luz perteneciente al espectro rojo lejano, seguido por un (48,09%), seguido del
tratamiento de luz roja (35,55%), seguido del tratamiento de luz amarilla (6,54%) y por último el
tratamiento de luz transparente (3,15%). Este valor será el que se tendrá en cuenta en el análisis.
Tabla 3. Aplicación de parámetros para análisis de crecimiento por tratamiento de color en Silybum
marianum. CA= crecimiento absoluto. CR= crecimiento relativo.
TRATAMIENTO TRANSPARENTE AMARILLO AZUL ROJO ROJO LEJANO
ESTIMADOR CA CR CA CR CA CR CA CR CA CR
BT (gr) 0,000
08
3,15% 0,000
467
6,54% 0,011
3
48,09
%
0,003
6
35,55
%
0,003
033
54,17
%
AF (mm2) 18 21,43
%
17 2,91% 7 1,27% 26,66
7
6,03% 11,67 2,50%
longitud
vástago (cm)
0,400 34,31
%
1,03 29,52
%
2,13 50,79
%
2,00 68,97
%
0,200 3,66%
longitud raíz
(cm)
0,152 10,39
%
1,47 24,04
%
0,97 59,18
%
1 34,48
%
0,07 1,89%
V/R (cm/cm) 0,17 21,68
%
0,03 4,42% 0,25 9,69% 0,04 2,42% 0,03 1,74%
TC (gr/dia) 0,000
009
0,35% 0,000
05185
0,73% 0,001
25556
5,34% 1 3,95% 0,000
33704
6,02%
TCR (gr/dia) 0,003
45
0,007
04107
0,043
62411
0,033
7952
1
0,048
09600
9
CAF (cm2/g) 19,55
%
44,47
%
2,64% 16,97
%
4,62%
El fototropismo es un tipo de tropismo que se rige principalmente por un estímulo lumínico en el cual
la planta reacciona formando y direccionando su crecimiento de acuerdo a la longitud de onda a la
cual se encuentra expuesta, teniendo esto en cuenta y realizando un análisis de los resultados
obtenidos notamos que; el mayor valor promedio de altura registrada se observó en el tratamiento de
luz azul (2,4643); en segundo lugar se posicionó el tratamiento de luz amarilla (1,9137), luego se
encontraba el tratamiento de luz denominado Rojo Lejano (1,4396), y por último se encuentra el
tratamiento de luz transparente (0,6527). Esto se da debido a que, de acuerdo con Jordán, M., &
Casaretto, J. (2006) se sabe que la auxina se produce en el ápice, esto es importante porque cuando la
planta está expuesta a bajas longitudes de onda como es la presentadapor el color azul (427-476 nm),
las auxinas se ubicaran en el lado sombreado o coleoptilo de la planta justo en la zona de elongación
en lugar de distribuirse hacia la base, y si la luz azul se encuentra bañando toda la planta entonces las
auxinas rodearan todo el ápice haciendo así que el crecimiento se fomente en zonas específicas como
el vástago, razón por la cual la mayor altura se registró en este espectro de luz, esto se apoya no solo
en la altura sino en el porcentaje de biomasa total registrado que fue de 48,09% así como en una tasa
de crecimiento del 5,34%en estas plántulas. En el segundo caso tenemos el espectro de luz amarilla
donde ocurre algo un poco cercano a lo sucedido en la luz azul, pero con una longitud de onda mayor
(570–581 nm); donde probablemente el crecimiento se vio reducido por la calidad de la luz (Esmon et
al. 2005) puesto que suponemos no era lo bastante precisa por lo cual las fototropinas y fitocromos
involucrados en este proceso aunque indujeron a la elongación del vástago no actuaron lo
suficientemente eficiente como en la luz azul donde se observó fototropismo positivo. Por último en el
caso de la luz transparente su longitud de onda no se encuentra disponible en el espectro visible por lo
cual probablemente influyó en una disminución en la presencia de auxinas por falta de fitocromo
disponible en la luz y eso a su vez influyó en la germinación de las semillas por lo cual la tasa de
crecimiento fue de tan solo un 0,35% y una biomasa total con un porcentaje del 3,5% por lo cual
podemos deducir que en este caso hubo un fototropismo negativo.
Siguiendo con los espectros de luz, tenemos el caso del tratamiento de luz roja y el tratamiento de luz
rojo lejano los cuales tienen longitudes de onda extremadamente opuestas entre sí (380-427 nm)
(618–780 nm), este caso es curioso ya que aunque ambas longitudes de onda son opuestas los
resultados en cuanto a altura, tasa de crecimiento, biomasa, área foliar, longitud del vástago longitud
de la raíz y razón vástago-raíz entre otros parámetros, donde se observa como el fotoperiodo normal
del cardo influye significativamente en el fototropismo de las plántulas puesto que esta especie es
florece mayormente en primavera por lo cual las longitudes de onda de la luz roja y rojo lejano
aunque influyen en su crecimiento, no son lo bastante consistentes en cuanto a la sombra como para
influir en la acción de las auxinas (Pérez, J. C. R. (2003).
BIBLIOGRAFÍA
- Casierra-Posada, F., Nieto, P. J., & Ulrichs, C. (2012). Crecimiento, producción y calidad de
flores en calas (Zantedeschia aethiopica (L.) K. Spreng) expuestas a diferente calidad de luz.
Revista UDCA Actualidad & Divulgación Científica, 15(1), 97-105.
- Fontal, B., Suárez, T., & Reyes, M. (2005). El espectro electromagnético y sus aplicaciones.
Escuela de la Ingeniería, 1, 24.
- Karkanis, A., Bilalis, D., & Efthimiadou, A. (2011). Cultivation of milk thistle (Silybum
marianum L. Gaertn.), a medicinal weed. Industrial Crops and Products, 34(1), 825-830.
- Valbuena Crespo, M. Á. (2016). Interacción entre la percepción de la luz y la gravedad sobre
el crecimiento y la proliferación celular en" Arabidopsis thaliana": simulación en tierra y
definición del experimento espacial" Seedling growth".
- Jordán, M., & Casaretto, J. (2006). Hormonas y reguladores del crecimiento: auxinas,
giberelinas y citocininas. Squeo, F, A., & Cardemil, L.(eds.). Fisiología Vegetal, 1-28.
- Pérez, J. C. R. (2003). El fototropismo en plantas. Acta Universitaria, 13(2), 47-52.