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PRACTICA N.º 2 . FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ABSORCIÓN DEL AGUA POR LA RAÍZ 1. MARCO TEORICO La mayoría de las especies vegetales obtienen el agua del suelo. En una planta en crecimiento activo existe una fase de agua líquida continua que se extiende desde la epidermis de la raíz hasta las paredes celulares del parénquima foliar y una fase gaseosa, en la que el vapor de agua se mueve desde el interior de la hoja a la atmósfera siguiendo un gradiente de potencial hídrico decreciente por el proceso de transpiración. El estado hídrico de las plantas, dentro de cierto límite, es el resultado del intercambio de agua entre dos fuentes principales, el agua del suelo y de la atmósfera. Si la planta pierde más agua a la atmósfera de la que absorbe, se produce un déficit hídrico [1,2]. La absorción de agua no es un proceso independiente, sino que está estrechamente relacionado con otros procesos incluidos en el dominio de las relaciones hídricas en las plantas. El proceso de absorción de agua se ve afectada por factores ambientales como la temperatura, la humedad del suelo y la salinidad, así como factores específicos de la planta como la arquitectura de la raíz, la morfología de la raíz y el número de raíces[3]. La temperatura es un factor importante que afecta a la velocidad de absorción de agua por las raíces. Las temperaturas más altas aumentan la tasa de pérdida de agua de la planta a través de la transpiración, lo que puede provocar una reducción de la disponibilidad de agua en el suelo. Asimismo, la reducción de la temperatura aumenta la viscosidad del agua y disminuye la permeabilidad de la membrana celular, en consecuencia, una mayor resistencia al movimiento del agua en las raíces y la disminución del crecimiento radicular. La temperatura baja disminuye la fuerza de sumidero en la raíz e inhibe el transporte de fotoasimilados de la misma, lo que conduce a la reducción del crecimiento y las actividades de la raíz, lo que resulta en una menor eficiencia en el uso de nutrientes[4]. La salinidad es otro factor abiótico importante que restringen el crecimiento de las plantas. La absorción de agua depende de la diferencia entre la concentración osmótica en la savia celular y la solución externa del suelo. De modo que, el efecto osmótico de la salinidad altera las vías mediadas por hormonas y reduce la división celular epidérmica de la raíz, causando una disminución del desarrollo de la raíz primaria y el inicio de nuevas raíces laterales. Además, las altas concentraciones de sal también pueden causar estrés en las plantas y reducir su crecimiento y rendimiento[5]. Los factores específicos de cada planta también pueden afectar a la absorción de agua por las raíces. La morfología de las raíces, incluida su longitud, diámetro y ramificación, puede influir en su absorción de agua. Las plantas con sistemas radiculares más grandes y densos pueden absorber más agua del suelo, mientras que las que tienen sistemas radiculares más profundos pueden acceder al agua de capas más profundas del suelo[6]. Es por ello que el objetivo de este trabajo fue determinar el efecto de la temperatura, concentración de sales y número de raíces en la absorción del agua por la raíz y en el crecimiento de la planta de lechuga. 2. OBJETIVOS ✓ Estudiar cómo la concentración de sales en el suelo afecta la absorción de agua por la raíz y cómo las plantas pueden adaptarse a diferentes niveles de salinidad del suelo. ✓ Investigar cómo la temperatura influye en la absorción de agua por la raíz y cómo las plantas pueden adaptarse a diferentes temperaturas. ✓ Determinar cómo la disponibilidad de oxígeno en el suelo afecta la absorción de agua por la raíz y cómo las plantas pueden adaptarse a condiciones de suelo anóxicas. 3. MATERIALES Y METODOLOGÍA Metodología: Solución de Hoagland Se prepararon 500 ml de solución de Hoagland completa para asi poder observar la absorción. Se tomaron 2.5 ml de solución A y 2.5 ml de solución B se hizo ayuda de una pipeta de 5 ml y se colocó en una probeta de 500 ml. Se agregó 1 ml de solución C, 0.5 ml de solución D, 0.5 ml de solución I y 0.5 ml de solución J empleando una pipeta de 1 ml y se enrasó con agua destilada, luego se colocó la solución un beker Metodología: Factores que influyen en la absorción de agua Temperatura En cuanto a la temperatura, esta influye en si el agua es temperada o fría. En clases se usó dos tubos de ensayo de 16mL de la solución nutritiva completa de Hoagland, una se dejó con temperatura ambientada, mientras que la otra se colocó en un beker que contenía hielo y agua, es decir, a una temperatura más fría, y se marcó el nivel de la solución en cada tubo. Lo buscado en esta metodología fue ver si es que las plantas de lechuga absorbían más o menos a temperatura fría. Número de raíces Se colocaron en dos tubos de ensayo 16 mL de la solución nutritiva completa de Hoagland y una plántula de lechuga con pocas o pequeñas raíces y la otra con raíces más grandes, cada una de las plántulas debía variar en el número de raíces a la mitad con respecto de la otra. En esta metodología se buscaba ver si es que las raíces de mayor o menor tamaño absorbían más o menos una Salinidad Para evaluar el efecto de la salinidad sobre la absorción de agua en las plantas se prepararon 6 tubos de ensayo, que fueron higienizados con detergente y agua, luego se realizó un segundo enjuague con agua destilada. Los tubos se colocaron en una gradilla y se dejaron secar para después rotularlos con sus respectivos valores de concentración en NaCl (0.0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5). Se realizó la medición de la longitud y diámetro de los tubos con una regla, todo ello para poder determinar el volumen de agua absorbido por las plántulas después de su inserción en los distintos tubos de ensayo. Se seleccionaron 6 plántulas de Lactuca sativa, las cuales debían poseer características similares, como: Tamaño, longitud de las raíces y estado de sus hojas, debido a que estas diferencias podrían ser variables que no se están estudiando. Se extrajeron a las plantas de su sustrato y se enjuagaron para quitar los restos de tierra, después se lavaron con agua destilada. En una balanza analítica, se pesó cada concentración de cloruro de sodio con ayuda de una espátula, después, se añadieron 6 mL de solución de Hoagland con una pipeta de 10 mL a cada tubo para poder diluir la sal, seguidamente, se movían los tubos para facilitar la dilución. Teniendo la solución completamente disuelta, con la anterior pipeta, se añadieron 10 mL más de solución de Hoagland, entonces, se tenían 16 mL de solución en cada tubo. Se cortaron pedazos de aluminio para cubrir los tubos y que la luz no incidiera directamente en las raíces de las lechugas. Con los tubos cubiertos, se rotularon los valores de concentración para poder reconocerlos en la revisión posterior. Los tubos estaban listos, por lo que se procedió a introducir las plántulas de Lactuca sativa (Lechuga), luego se acomodaron en una gradilla. Los tubos se llevaron a un estante con fuente de luz continua y se mantuvieron allí hasta su próxima revisión. 4. RESULTADOS Y DISCUSION Cada día se observó la medida de cada tubo con las respectivas plántulas para saber el contenido que absorbe la raíz cara cada contenido. Se le llenó cada vez que estaba el contenido bajo. Y la plántula con hielo se le lleno con más hielo cada día. Sin embargo, las hojas se mostraron cafés y decaídas, por lo que se supuso el incorrecto desarrollo de las soluciones. Como se pudo apreciar en las imágenes, las plántulas sufrieron un cambio de color. Según los cálculos que se hicieron, se pudo corroborar que la concentración de solución de Hoagland fue tres veces mayor al que debería haber sido. Por lo que se puede concluir en que las plántulas sufrieron de toxicidad porexceso de nutrientes. RAÍCES (CM) ABSORCIÓN DE AGUA (ML) TOTAL RADIO T° AMBIENTE 8.56 1.7 10.8 1.4 HIELO 6.8 4.5 11 1.3 MUCHAS RAÍCES 8.5 1.2 9.7 1.3 POCAS RAÍCES 2.4 2.5 9.9 1.4 NACL 0.0M 8.9 1.7 10.4 1.3 NACL 0.1M 5.4 5.5 10.4 1.3 NACL 0.2M 3.3 7.2 11 1.3 NACL 0.3M 2.5 8.0 7 1.4 NACL 0.4M 2.5 2.7 10 1.4 NACL 0.5M 2.1 7.8 19 1.4 5. CONCLUSIONES Los estudios han demostrado que la concentración de sales en el suelo puede afectar significativamente la absorción de agua por la raíz. Las plantas pueden adaptarse a diferentes niveles de salinidad del suelo mediante la acumulación de solutos en sus células, lo que les permite mantener un equilibrio osmótico y evitar la pérdida de agua. La temperatura también puede influir en la absorción de agua por la raíz, ya que las plantas tienen diferentes tasas de absorción de agua en diferentes temperaturas. Las plantas pueden adaptarse a diferentes temperaturas mediante cambios en la composición de las membranas celulares y la activación de diferentes proteínas que ayudan a regular la absorción de agua. 6. CUESTIONARIO 1. ¿Cuáles son los mecanismos por los cuales las plantas halófitas toleran la salinidad? Las plantas halófitas son aquellas que pueden vivir y desarrollarse en medios que contengan altas concentraciones de sal, más de 200 mM de cloruro de sodio, por ello es que han desarrollado diversos mecanismos que les permiten sobrevivir a estas condiciones, por ejemplo: - Tolerancia a la sal: Este mecanismo se debe a cambios morfológicos, anatómicos y fisiológicos como la suculencia, que le permite a la planta desarrollar un incremento en el tamaño de la célula, lo que conlleva a una disminución en el crecimiento tisular y un aumento en el contenido de agua por el tamaño de la vacuola, lo que favorece al manejo del estrés por salinidad. El contenido de azúcares, polioles y algunos aminoácidos (prolina y glicina), permiten a la planta tener equilibrio osmótico ante la carga iónica y a su vez proteger la producción de proteínas y enzimas[7]. - Evitación de la sal: Evitar el cloruro de sodio (NaCl) mediante una reducción de la conductancia estomática, minimiza la transpiración y la absorción de sal en el xilema. Aquello produce un menor desarrollo de las raíces y genera la exclusión fisiológica de iones tóxicos que ingresan por las membranas de estas[7]. - Exclusión de sal: Es la capacidad para excluir NaCl por la filtración en la superficie de la raíz. La membrana de la raíz evita acumular sal en su citoplasma mediante la exclusión de sal en su forma soluble que se encuentra en el suelo, a través de transportadores activados por la vía de señalización SOS (Salt overly sensitive) y de canales de cationes no selectivos, también pueden acumular el cloruro de sodio en la raíz o en la unión entre raíz y tallo[7]. - Secreción de sal: La secreción de sal se debe a la presencia de glándulas de sal, que están especializadas en la excreción de sales en la superficie de las hojas de la plantas. Se pueden encontrar en los tricomas. El mecanismo de las glándulas hace que las plantas evaporen el agua y las sales se mantienen en la superficie hoja en forma de cristales que pueden viajar por el viento, aunque hay otra forma en la que la planta arroja sus hojas más viejas para evitar la acumulación excesiva de sales en los tejidos jóvenes [7]. 2. ¿Qué especies han sido modificadas genéticamente para tolerar estrés salino? Las especies que fueron modificadas para soportar el estrés salino comprenden las siguientes plantas: - Alfalfa (Medicago sativa): Es una especie de planta herbácea perteneciente a la familia de las fabáceas o leguminosas. Conocida como mielga, alfalfa o lucerna. Las sales minerales que abundan en esta especie son calcio, potasio, hierro y fósforo [8]. - Arabidopsis (Arabidopsis thaliana): Es un género de plantas herbáceas de la familia de las brasicáceas, estas han sido objeto de estudio para la investigación fitobiologica Son hierbas, de pequeño tamaño, erectas, pilosas o pubescentes, con roseta basal, hermafroditas, de ciclo anual o aún inferior al año. son nativas de Europa, y algunas especies se han naturalizado en Asia y Norteamérica[8]. - Arroz (Oryza sativa): Se trata de un cereal considerado alimento básico en muchas gastronomías del mundo, El arroz es el segundo cereal más producido en el mundo[8]. - El tabaco, petén o hierba santa (Nicotiana tabacum): es una planta herbácea anual, de la familia de las solanáceas, oriunda de América tropical y de cuyas hojas se produce la mayor parte del tabaco consumido hoy en el mundo[8]. - Tomate jitomate o tomatera (Solanum lycopersicum): una especie de planta herbácea del género Solanum de la familia Solanaceae El cultivo de la tomatera actualmente se encuentra extendido alrededor del mundo, con miles de cultivares que seleccionan una amplia variedad de especies. Los tomates cultivados varían en tamaño desde el tomate cherry o cereza que tiene entre 1 y 2 cm, hasta los tomates beefsteak que alcanzan más de 10 cm de diámetro[8]. 3. Realiza un comentario sobre los crioprotectores en plantas. Los crioprotectores son compuestos que protegen las células y los tejidos de los daños causados por las temperaturas de congelación. En las plantas, los crioprotectores desempeñan un papel importante en su capacidad para sobrevivir y adaptarse a condiciones ambientales extremas, como las temperaturas de congelación, la sequía y la salinidad. Las plantas cuentan con crioprotectores propios, uno de los más comunes es la sacarosa, que actúa como estabilizador y ayuda a prevenir la formación de cristales de hielo en las células. Otros crioprotectores presentes en las plantas son la prolina, la glicina betaína y la trehalosa[9]. Los crioprotectores también desempeñan un papel crucial en la biotecnología vegetal, sobre todo en la criopreservación. La criopreservación es una técnica de cultivo in vitro utilizada para preservar la diversidad genética de las plantas y mantener especies vegetales raras o en peligro de extinción la conservación de plantas, congelando el tejido a https://es.wikipedia.org/wiki/Especie https://es.wikipedia.org/wiki/Planta_herb%C3%A1cea https://es.wikipedia.org/wiki/Planta_herb%C3%A1cea https://es.wikipedia.org/wiki/Fabaceae https://es.wikipedia.org/wiki/Oryza_sativa https://es.wikipedia.org/wiki/Cereal https://es.wikipedia.org/wiki/Alimento_b%C3%A1sico https://es.wikipedia.org/wiki/Alimento_b%C3%A1sico bajas temperaturas, generalmente con nitrógeno líquido (-196°C). Los usos recientes de la criopreservación incluyen la crioterapia para erradicar patógenos, como fitoplasmas, virus y bacterias en las plantas[10]. Es posible la criopreservación de muchas especies vegetales tras la adición de un crioprotector específico. El crioprotector reduce principalmente el volumen de agua antes de la congelación, impidiendo la peligrosa nucleación del hielo y el crecimiento masivo de cristales de hielo. El segundo papel importante de la deshidratación es la mayor probabilidad de formación de cristales en el protoplasma concentrado [11]. En general, los crioprotectores son esenciales para la supervivencia de las plantas y desempeñan un papel vital en la adaptación y preservación de las especies vegetales en un entorno cambiante.
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