Relaciones hídricas, balance de agua en la planta

La economía del agua como proceso integrado en la planta: ganancia, pérdida y balance de agua.
Estado del agua en la planta. Concepto del continuo suelo-planta-atmósfera (SPAC) y su analogía del
movimiento de agua en el SPAC a un circuito eléctrico. Evaluación del potencial hídrico de las plantas.
Conductividad hidráulica, permeabilidad osmótica. Modelo compuesto del pasaje de agua: apoplasto,
simplasto y transcelular. Pasaje de agua a través de membranas. Acuaporinas: estructura y función.
Mecanismos de regulación. Conductividad hidráulica de la raíz. Fuerzas impulsoras. Anatomía de la
raíz. Arquitectura del sistema radical. Barreras apoplásticas. Conductividad hidráulica de la hoja.
Factores directos e indirectos que afectan la transpiración. Vías de transducción de la señal para la
apertura y cierre estomático. Patrones diurnos. Acople del control estomático a la transpiración foliar y
a la fotosíntesis de la hoja. Desarrollo estomático, conductancia estomática nocturna.

Nutrición mineral

Factores que afectan su disponibilidad, absorción, distribución y almacenamiento. Macronutrientes y
oligoelementos. Métodos para su estudio. Hidroponia. Conceptos de deficiencia y toxicidad. Minerales
en excesos, estrategias para su eliminación. Resistencia a metales pesados. Agentes quelantes. Papel
de las micorrizas en la nutrición mineral.

Transporte de Solutos

Canales iónicos, estructura, selectividad y función. Mecanismos de regulación. Las acuaporinas y el
transporte de solutos. Acoplamiento agua-soluto. Bombas: H+ATPasas. Localización, estructura y
función. H+-Pirofosfatasas. TransportadoresABC. Absorción y transporte de minerales. Relaciones
iónicas. La ionómica. Mecanismos asociados a la absorción de K. Sistemas de alta y baja afinidad.
Bases moleculares de la regulación del transporte de K. Transportadores de sodio, exclusión y
redistribución iónica. Concepto de ajuste osmótico. Mecanismos asociados al transporte de hierro. El
calcio, sistemas de transporte asociados. Mecanismos de control de eflujo e influjo. Osciladores de
calcio. Transporte del nitrógeno. Asimilación y absorción del nitrato. Mecanismos de regulación.

Fotosíntesis y Respiración

Absorción de la luz por las plantas. Distribución de luz, canopia, escape al sombreado, adaptaciones a
nivel de la hoja. Fotoprotección, fotoinhibición. Ventajas ecológicas de los distintos tipos de
metabolismo de CO2. Fotorrespiración. Funciones.Factores que regulan la fotosíntesis y el rendimiento
fotosintético. Aspectos ambientales y agrícolas. Red de estrategias en el manejo de la luz. Concepto de
factor limitante. Factores internos: control metabólico, transporte de hidratos de carbono, deficiencias
minerales, ontogenia, regulación génica. Factores externos: radiación fotosintéticamente activa, flujo,
punto de compensación lumínico, plantas de sol y de sombra, efectos de la luz en un dosel vegetal,
disponibilidad de CO2 temperatura, oxígeno, agua y nutrientes. Tasas y eficiencia fotosintética y
producción. Respiración. Glicolisis, ciclo del ácido cítrico, reacciones del ciclo pentosa fosfato,
fosforilaciónoxidativa. Factores ambientales que regulan la respiración. Aporte de las micorrizas a la
respiración. Metabolismo de los lípidos, oleosomas, glioxisomas.

Floema. Metabolitos especializados

Relación fuente y destino. Naturaleza de las sustancias transportadas. El mecanismo de translocación
en el floema. Descarga del floema. Características y regulación del transporte: dirección, velocidad,
capacidad del sistema de transporte. Factores que afectan el transporte. Partición de asimilados en la
planta. El floema como sistema de comunicación inter-órgano. Metabolitos especializados. Definición.
Clasificación. Fenólicos, terpenos, compuestos nitrogenados. Aceites esenciales, metabolitos volátiles.
Mecanismos de defensa y adaptación. Liberación de metabolitos. Plasticidad bioquímica y
comportamiento vegetal.

Introducción al desarrollo y morfogénesis

Las plantas como organismos sésiles. Interacción con el medio ambiente. Comparación con animales.
Transducción de las señales en plantas. Sistema de dos componentes. Regulación negativa.
Señalización mediada por ubicuitina. Hormonas vegetales. Definición general. Características
funcionales. Comparación con hormonas animales. Regulación de los niveles hormonales: biosíntesis,
conjugación, hidrólisis, transporte, señalización y respuesta final. Mutantes de vías de producción y
señalización hormonal. Identificación y caracterización.

Auxinas

Auxinas. Introducción. Historia. Aislamiento. Caracterización. Auxinas naturales y sintéticas. El ácido
indolacético (AIA) y otras auxinas distintas al AIA. Relación entre estructura de auxinas y la actividad.
Concentración efectiva de auxina. Efecto dual. Regulación de los niveles de auxinas. Transporte polar
de auxinas. GenesPIN. Efectos fisiológicos de las auxinas: gradientes de auxina en la formación de
nuevos órganos. Formación de raíces. Dominanciaapical. Tropismos: fototropismo y gravitropismo.
Modo de acción: Las auxinas y la expresión génica. Genes Aux-IAAy ARF. Receptores de auxina.
Genes TRI y ABP. Estructura del receptor unido a hormona. Señalización mediada por ubicuitina.
Regulación negativa.

Etileno

Etileno: la hormona gaseosa. Estructura, biosíntesis del etileno. Familia de genes ACS. Mutantes en la
síntesis de etileno. Efectos fisiológicos del etileno: Cierre del gancho plumular, abscisión, maduración
del fruto, senescencia y respuestas al estrés. Usos comerciales del etileno. Modo de acción:
Receptores del etileno. Sistema de dos componentes. Mutante dominante etrl. Mutante ctrl. Vía de
transducción de la señal etileno. Genes EIN2 y EIN3. Señalización mediada por ubicuitina. Regulación
negativa.

Giberelinas

Giberelinas. Reguladores de la altura de la planta. Biosíntesis y metabolismo. Distribución y diversidad.
Lugares de síntesis. Transporte. Efectos fisiológicos sobre el crecimiento y desarrollo: elongación de
entrenudos, desarrollo del fruto y movilización de sustancias en semillas. Revolución verde. Usos
comerciales de las giberelinas. Modo de acción: Mutantes gal y gai. Motivos DELLA. Receptores de
giberelinas. Genes GID1. Estructura del receptor unido a hormona. Señalización mediada por
ubicuitina. Regulación negativa.

Citocininas. Acido abscísico(ABA)

Citocininas. Reguladores de la división celular Descubrimiento, identificación y propiedades de las
citocininas. Biosíntesis. Metabolismo. Efectos fisiológicos de las citocininas: División celular y formación
de órganos. Retardo de la senescencia. Desarrollo de yemas laterales. Efectos sobre tallos y raíces.
Efecto contrapuesto con las auxinas. Mecanismo de acción. Agrobacterium tumefaciens. Usos
comerciales de las citocininas. Receptores de citocininas. Sistema de dos componentes. Reguladores
de respuesta final tipo A y B.
Acido abscísico(ABA). lnhibidor natural del crecimiento vegetal. Estructura química. Biosíntesi
catabolismo. Lugares de síntesis. Distribución. Transporte. Efectos fisiológicos: Latencia y desarroll
las semillas, tolerancia al estrés, cierre estomático. Modo de acción: receptores de ABA. Proye
fallidos. Proteínas fosfatasas, reguladores negativos de la acción del ABA.

 

Brasinoesteroides. Acido jasmónico. Acido salicílico

Brasinoesteroides. Descubrimiento. Estructura química. Distribución. Biosíntesis y metabolismo.
Efectos fisiológicos. Modo de acción. Aplicaciones de los brasinoesteroides. Receptor BRI1 de
brasinoesteroides. Receptores quinasas. Mecanismos de señalización. Genes BAK, B1N2, BSU1, BZR.
Acido Jasmónico. Descubrimiento. Estructura química. Biosíntesis y metabolismo. Acción del ácido
jasmónico en la producción de compuestos volátiles. Señalización mediada por el ácido jasmónico.
Acido salicílico. Descubrimiento. Estructura química. Biosíntesis y metabolismo. Acción del ácido
salicílico en la resistencia sistémica adquirida (SAR). Señalización mediada por el ácido salicílico. Usos
comerciales del ácido salicílico

Fotomorfogénesis

Fotomorfogénesis. Introducción. Espectro electromagnético. Fitocromos. Propiedades del fitocromo:
estructura molecular, tipos de fitocromo. Familia génica en Arabidopsis thaliana. Metabolismo del
fitocromo: biosíntesis, distribución, fototransformación, destrucción y reversión. Regulación de los
niveles de fitocromos. Respuestas a muy baja, baja y alta fluencia (VLFR, LFR y HIR). Respuesta de
escape al sombreado. Procesos fotomorfogénicos mediados por el fitocromo. Mecanismos de acción:
Acción en el citoplasma y translocación al núcleo. Regulador de la expresión génica. Mutantes
constitutivas de fotomorfogénesis. GenesCOPy DET. Singalosoma de COP9. Acción del calcio y del
GTP en la señalización. Genes P1F.
Criptocromos. Respuestas a la luz azul. Elongación del hipocótilo. Apertura de estomas. Genes CRY1 y
CRY2. Interacción con fitocromos y COP1. Eventos de fosforilación sobre CRY2. Fototropinas. Genes
PHOT1 y PHOT2. Modo de acción: Fototropismo. Movilización de cloroplastos. Interacción con COP1
en apertura de estomas. Receptores deUV.

Regulación mixta

Regulación mixta. Regulación de largo de raíz mediado por auxina, giberelinas y etileno. Interacción de
PIF4 con giberelinas. Interacción de luz azul yABAen cierre y apertura de estomas. Regulación de la
germinación por giberelinas y PIL5. El rol de las auxinas en el escape al sombreado. Strigolactonas y
su relación con auxinas y citocininas en la ramificación del tallo.

Floración

Floración. Fases de desarrollo: vegetativo, reproductivo, floral. Estadios de desarrollo floral.
Dependencia ambiental. Genes de identidad de meristema. Genes LEAFY Y APETALA 1. Genes de
identidad de órganos florales. Genes homeóticos. ModeloABCdel desarrollo floral. Auxina, giberelinas
y su influencia en la floración. Fotoperiodismo. Floración en plantas de día corto y día largo. Fitocromo,
criptocromos, ritmos circadianos y floración. Modelo de coincidencia externa. Genes CONS TANSy FT.
Florígeno. Lugar de síntesis y de respuesta. Síntesis. Transporte. Vernalización. Características.
Cambios fisiológicos durante la vernalización. Gen FLC. Vernalización en cereales.

Gametogénesis

Gametogénesis. Desarrollo de las gametas en plantas. Diferencias con animales. Gametofito haploide.
Microgametogénesis. Desarrollo del grano de polen. Mitosis asimétrica. Fase gametofítica (Haploide).
Células vegetativa y generativa. Mitosis simétrica. Células espermáticas. Polen bi y tricelular.
Transcriptoma de polen. Doble pared celular en polen. Intina y exina. Funciones. Megagametofito. Saco
embrionario. Estructura, desarrollo y funcionalidad de las diferentes células del saco embrionario. Rol
de las auxinas en el desarrollo del saco embrionario. Polinización. Estigmas húmedos y secos.
Hidratación del grano de polen y germinación del tubo polínico. Crecimiento apical y polarizado del tubo
polínico. Crecimiento oscilatorio. Rol de la actina, calcio y pH. Movimiento citoplasmático de fuente
reversa. Exocitosis.

Fertilización

Fertilización. Interacción polen-pistilo. Componentes involucrados. Mutante pop2. Oxidonitric
Proteínas receptoras quinasas y del tipo Rho y GEF. Dinámica de los nnicrofilamentos de actina durant
el crecimiento del tubo polínico. Doble fertilización. Características. Mutante feronia. Quimioatractante
del saco embrionario. Controlparental del patrón de desarrollo embrionario.

Estrés abiótico

Estrés abiótico. Adaptación y aclimatación al estrés. Estrés hídrico. Rol delABA. Señalización asociada
al estrés hídrico. Rol de las citocininas y calcio. Cambios en la expresión génica. Genes LEA. Estrés
oxidativo. Genes DREB2. Estrés por frío. Gen HOS1. Integración entre los diferentes estreses.
Estrategia para la ingeniería de la tolerancia a estreses.

Estrés biótico

Estrés biótico. Interacción planta-patógeno. Resistenciabasal. Patógenos biotróficos y necrotróficos.
Respuesta compatible e incompatible. Genes tipo PAMP (pathogen-associated molecular patterns).
Inmunidad tipo PTI (PAMP-triggered immunity) y ETI (Effector-triggered immunity).Receptores tipo PRR
(pattern recognition receptors): FLS2, EFR SERK3. Resistencia tipo ETI. Genes R. Modelo gen-a-gen.
Modelo de guardia. Respuesta hipersensible(HR). Resistencia sistémica adquirida (SAR). Rol de ácido
jasmónico y salicílico. Interrelación entre hormonas y respuesta inmune.

BIBLIOGRAFIA

Plant Physiology (611 Ed.) Lincoln Taiz and Eduardo Zeiger. Sinauer Associates Inc., Publishers.
Sunderland. 2010. ISBN 9780878938667
Physicochemical and Environmental Plant Physiology (4thEdition) Park Nobel Academic Press; 2009
ISBN-9780123741431

Seutilizarán las revisiones, comentariosyactualizaciones que aparecenen las revistas internacionales
deinvestigación periódica sobre plantas:

• Annual Review Plant Biology http://www.annualreviews.org/journal/arplant
• The Plant Cell http://www.plantcell.org/
• Plant Physiology http://www.plantphysiol.org/
• Trends in Plant Science http://www.cell.com/trends/plant-science/current
• Current Opinion in Plant Biology http://www.current-opinion.com