RELACIONES HIDRICAS

Importancia del agua

Propiedades del agua

Procesos del transporte

Relaciones hídricas celulares

Relaciones hídricas en planta

Sistema radicular y absorción de agua

Transpiración y ascenso de agua

Movimientos estomáticos

Relaciones hídricas en comunidades vegetales

Importancia del agua

Ecológica y productiva

Importancia del aguaEcológica y productiva

0 -

6 -

12-

10 20 30 40 50

Disponibilidad hídrica (días sin estrés)

Rend

imie

nto

en m

aíz

(m

3 ha

-1)

Relaciones hídricas plantas

La planta es un sistema hidráulico

El funcionamiento de un sistema hidráulico depende de lacomunicación entre sus partes

Un sistema hidráulico depende de la capacidad de hacertrabajo del agua en el sistema

El agua determina el ambiente donde ocurren las reacciones anivel celular

Procesos fisiológicos absorción ascenso hídrico transpiración

Balance hídrico

turgenciaelongación celular

Crecimiento• tamaño celular, órganos, planta• peso seco, contenido de agua• compuestos producidos y acumulados• relación raíz/parte aérea

Procesos del desarrollogerminación, floración,fructificacióndormición, senescencia

Respuestas a condiciones deestrés

fitohormonas

Propiedades del agua

Estructura polar del agua

Propiedades del agua

Solvente universal

Calor latente de evaporación elevado

Calor específico elevado

Tensión superficial

Capilaridad: cohesión

adhesión

Procesos de transporte

Difusión

Flujo de masas

Osmosis

Difusión

Actividad cinética de las moléculas que responde a la1a ley de Ficks: Js = -Ds Cs/ x

“La tasa de movimiento de difusiónes proporcional al gradiente de laconcentración”

Movimiento: >energía libre a < energía libre>concentración a < concentración

Ejemplos: a nivel celular, estomas

Flujo de masas

Movimiento de una solución responde a la ecuación de Poiseyilley es independiente de la concentración de solutos

Js = (- r4/ p/ x)

r, radio, viscosidad,

p gradiente de presión

Movimiento: > potencial de presión< potencial de presión

Ejemplos: corresponde a largas distanciasnivel tisular (xilema, floema) y suelo

OsmosisMovimiento del solvente (agua) a través de unamembrana selectiva

Proceso energético espontáneo

Difusióngradiente de

concentración

Flujo masalgradiente de

presión(Acuoporinas)

Aquaporinas

Caracterización(Maurel et al., 2008)

Canalesproteicospresentes en lamembranaplasmatica ymembranasintracelularesfacilitando eltransporte deagua y/osolutos neutroso gases.

Aquaporinas

Mecanismo de apertura y cierre del poro “gating”

Factores que lo regulan:

• pH intracelular• Cationes divalentes (Ca+2) (Alleva et al., 2006)• Fosforilación Serina, extremo-C (Tornroth H et al., 2006)

Esto implica la posibilidad de que las células vegetalescontrolen la permeabilidad de sus membranas al agua

Aquaporinaabierta

Aquaporinacerrada

His protonado

Enlace cation divalente

Fosforilación extremo-C

Fosforilación Serina

Relaciones hídricas celulares

• Célula vegetal 90% de agua

• Vacuola 80 a 90% del volumen celular

• Agua vacuolar funciona como “buffer” y controla nivel hídricodel citoplasma

VacuolaN paredcelular

Membranaplasmática

El movimiento del agua en el sistema depende dela energía libre de las moléculas de agua:

Potencial químico del agua (Energía líbre contenida por un mol de agua

Energía libre: máxima cantidad de trabajo quepuede ser obtenida (Go = -RT ln Keq)

¿Qué factores la afectan?concentración de solutos

presióngravitaciónadhesión

Concepto de potencial hídrico (w)

Potencial hídrico u u0 V

u: potencial químico de la muestrau0: potencial químico del agua pura

El del agua pura o libre se considera que vale“0”

Se expresa en unidades de presión (MPa),por ello se divide por el volumen molal del

agua

¿Cómo afecta al w la concentración desolutos?

Capacidad de disociación de las moléculas en agua:

NaCl Na+ Cl-2 M

Los solutos le quitan energía libre al agua

agua pura w = 0agua + solutos: resta energía libre

w < 0

¿Cómo se cuantifica?

Potencial osmótico

¿Cómo afecta al w la presión?

Resulta del incremento del contenido de agua en las vacuolasque genera una fuerza adicional al citoplasma

Se incrementa la capacidad de hacer trabajo porparte del sistema

agua pura w = 0agua + presión de turgencia: suma energía libre

w > 0

¿Cómo se cuantifica?

Potencial de presión p

Potencial de matriz: disminución de laenergía libre del agua dado por la adhesiónde las moléculas de agua amacromoléculas:m

Potencial gravitacional: incremento de laenergía libre de las moléculas de agua porefecto de la gravedad g

Otros componentes delpotencial hídrico

Componentes del potencial hídrico en plantas

w = + p + m + g

= (-) (+o-) (-) (+)

factor que solutos presiones macro alturamodifica disueltos >o< atm moléculas

importantes células turgencia semillas árbolesvacuoladas xilema tejidos altos

secos

Equilibrio hídrico en célula

w simplasto = w apoplasto

w = wp

m

Kramer, 1995

Movimiento de agua en la célula

C

VacuolaN

VacuolaN

VN

aumento en volumenCRECIMIENTO

plasmólisis

Turgenciaelongación celular

+ H2O+ H2O

- H2O

Diagrama de Hoffler (1920)

Cambios en el Potencial de presión a nivel celulardependen de:

Elasticidad de pared celular ()

-4.5

-4

-3.5

-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

00 20 40 60 80 100 120

CRA (%)

w

(MP

a)

Girasol

Rododendro

girasol 6.4MPa rododendro 97 MPa

Boyer, 1995