clase 4 nutricion_mineral_y_micorrizas
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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
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