Desenvolupament vegetal (2015)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 3º curso
Asignatura fisiologia i regulació del desenvolupament vegetal
Año del apunte 2015
Páginas 7
Fecha de subida 21/12/2015
Descargas 5

Vista previa del texto

Jesica Molina Si necesitas más apuntes puedes encontrarlos en Unybook.com buscando el usuario jmolinareyes DESENVOLUPAMENT VEGETAL Diferenciació Diferenciació: canvis visibles que experimenten les plantes en forma i funció. Es un procés reversibles en cèl·lules vegetals i regit per la informació genètica, pels factors interns i pels factors externs.
Tots les canvis que la planta sofreix (forma i funció), ho fa per que la planta es va diferenciant. Procés d’especialització dels òrgans per fer una funció determinada.
La informació genètica que la planta conté, la manté durant tota la seva vida a pesar de tots els canvis que es produeixen. Només hi ha un teixit en planta que no manté la informació genètica inicial, el teixit vascular xilemàtica.
Quan hi ha canvi? Quan hi ha l’alternança de generacions per fusió de gàmetes. Hi ha entrada de informació genètica nova.
Aquesta informació genètica que es manté a pesar de tots els canvis, anomenem totipotència. Capacitat de regenerar un individu sencer si se li donen les condicions adequades per fer-ho. A vegades la totipotencia hi és però no se li donen les condicions adequades per fer-ho.
Com ho fa? Hi ha factors mediambientals que la planta ha de saber llegir. Tots aquests factors els ha de traspassar per l’interior de la planta. Els encarregats de portar tota la informació als llocs de la planta són les fitohormones. Engeguen la transducció de senyals, posen en marxa canvis en la planta fins arribar a una resposta. Aquesta resposta es dona al nucli, aqui s’activen o reprimeixen diferents gens que donaran lloc a la resposta. Segons el que s’ha llegit es transcriurà una cosa o una altra.
Qualsevol procés com una lesió en el teixit, indueix a la desdiferenciacó (proces contrari), es el retorn de les cèl·lules per tornar a regenerar de nou i tornar a expressar la informació original. Si tenim un teixit que es danyat, i cal que es tanqui aquella cicatriu, les cèl·lules sofriran un procés de desfiderenciació, perdran la funció que tenien, passaran a ser cèl·lules de nou i es diferenciaran per poder tancar la cicatriu.
Experiment de desenvolupament Amb cultiu in vitro: Ús de plàntules o petits explants  calen sucres, AA,..., condicions estèrils, reguladors de creixement o fitohormnes. El que faran serà regenerar un individu sencer.
Exemple: des d’un explant i en medi adequat, si posem concentració elevada d’auxines hi haurà proliferació cel·lular sense diferenciació. Només amb auxina no té cap ordre, només tenen l’ordre de divisió. Acaba formant un callus. Si aquest callus el posem en medi que el disgregui, les cèl·lules per separat poden donar una planta sencera. Hem d’afegir altres fitohormones perquè ordeni diferents funcions, si només posem auxines passarà el mateix que abans, només divisió.
Tècniques de cultiu in vitro Gran interès científic, comercial i pràctic.
Amb aquestes tècniques podem fer dues coses: 1. Crear aquesta massa de no diferenciada anomenada callus 2. Agafar i formar des de la cèl·lula un individu nou (organogènesi.
Quan treballem amb la tècnica 1 tenim un gra número de cèl·lules però no poden garantir l’estabilitat genètica. Podem perdre la informació genètica inicial exacta perquè poden sorgir certs canvis. Podem treballar amb aquesta tècnica si ens interessa no tenir un material completament indirecte. Amb la tècnica 2, ens dona una estabilitat genètica 100%. Amb el callus es van dividint i quan les agafem s’han de diferenciar. La 2 es fa servir per clonar. Quan volem un clon utilitzem una celula meristematica i obtindrem un nou individu genèticament igual. Si aquesta celula que la induïm a la diferenciació, la desdiferenciem i després la tornem a diferenciar, ja no podem garantir l’estabilitat genètica.
Organogènesi directa  sí estabilitat genètica, però si hi ha diferenciació ja no.
Amb aquestes dues tecniques, a nivell comercial hi ha un seguit de interessos.
Cal una cèl·lula sencera o no? No, la cél3lula sencera no ens cal, però practicament sencera. A nivell vegetal, podem treballar amb protoplasts (s’elimina la paret cel·lular).
s’han de tenir molt en compte les condicions osmòtiques per que no exploti facilment la cèl·lula per turgència, però si les condicions són favorables es pot fer amb protolplast. A més, hem de controlar la generació espontània de la paret cel·lular.
Els híbrids somàtics seran bons en alguns casos i ens altres no. Van fer un experiment per provar de treballar amb aquest protoplast: Tractant amb agents químics de fusió, van barrejar dos tipus de protoplast. Es donaven tres tipus de fusió: - A amb A B amb B Planta híbrida A-B (conté les dues genètiques) Aquest experiment va ser el primer en trobar un híbrid, i es va fer un en que es va treballar amb tomàquet (A), i tabac (B)- es va aconseguir un tomàquet amb gran quantitat de nicotina. No es va comercialitzar.
Mecanisme molecular de la diferenciació es basa en la regulació de l’activitat o expressió genètica  teoria epigenètica. Es basa en la regulació heretable sense canvis en la seqüència de nucleòtids.
Quan volem veure com desenvolupa aquesta cèl·lula: estarà regida en el seu desenvolupament pel seu material genetic, tot el que hi ha dins del mitocondri i tot el que hi ha al cloroplast. Tota la informació genetica de la planta l’hem de trobar en el nucli on està de manera total o a nivell de mitocondri o cloroplast on trobem informació genètica en dotació parcial. Cal una cooperació entre nucli i cloroplast o mitocondri. Per exemple, la Rubisco una part és sintetitzada al cloroplasts i l’altre al nucli.
En els genomes que són molt grans trobem seqüències no informatives i moltes repeticions (poliploïdia). Per estudiar els genomes, com son molt complicats es fan servir plantes model. Coneixem el genoma d’aquestes plantes model: - Monocotiledonies: Oryza sativa (arròs) Dicotiledònies: Arabidopsis thaliana Arbres: Populus (pollancre) Lleguminoses: Medicago Parlem d’espècies molt senzilles (les models). Si comparem els genomes amb altres espècies, la Tulipa per exemple té 30000 Mpb i l’Homo Sapiens 3000 Mpb.
Raïm  pràcticament seqüenciat; Meló  seqüenciat.
Regulació gènica: Diversos nivells: - Activació (transcripció): es crea un DNA heterogeni amb sequencies no informatives (introns) i regions informatives (exons). Es dona el hetero mRNA.
Post-transcripció (en nucli): es dona el mRNA on nomes queden les regions informatives. Sortirà cap al citosol.
Traducció: hi ha síntesi de proteïnes específiques.
Post-traducció: síntesi de gens.
Aquests mecanismes asseguren que en cada moment hi hagi els gens actius i en el lloc, que siguin específics i una bona coordinació entre funcionalitat i compartimentació.
Es el genoma qui estableix la potencialitat metabòlica i funcional de l’organisme.
En tot aquests processos, fa temps aquest procés es va fer servir per fer les plantes transgèniques. Podem modificar el seu material genètic perquè el coneixem. les plantes transgèniques tenen el seu genoma modificat. Es fa a nivell comercial, productiu, nutritiu, etc.
Plantes transgèniques Tenen gens foranis introduïts (des de fa uns 30 anys). I la importància a nivell fisiològic ens interessa cara a producció o resistència.
Tenim una planta resistent i l’altra no, el que volem es posar el genoma de les plantes resistents a les altres.
Com obtenir-les? Es fa de manera natural mitjançat fitopatògens naturals com Agrobacterium tumefaciens o Agrobacterium rizogenes. Contenen plàsmids amb informació genètica per a la infecció, que s’incorpora al nucli de la cèl·lula envaïda i s’expressen de manera conjunta amb els de la planta. La planta formarà opines pel plàsmid i l’alimentarà.
Si manipulem el plasmid eliminant la seva informació per créixer i posant al seu lloc els gens que ens interessin  cèl·lules transformades  plantes transformades  expressió dels caracters que volem.
Això es fa a nivell de producció o a nivell de resistència. Tota aquesta manera de fer les plantes transgeniques només funciona amb dicotiledonies. Per tant, a nivell de dicotiledonia tenim una metodologia fàcil. A nivell de monocotiledonia hem de trobar una altra estratègia. S’està fent amb biovalística, és un disparat de gens amb el caràcter que ens interessa. Són gens recoberts amb una capa d’or i es dispara a dins de la seqüència. L’avantatge és que és molt ràpida i concreta però s’ha de tenir punteria perquè s’ha de saber exactament on col·locar el gen.
Morfogènesi Morfo  forma Gènesi  generació Part de la ciència que estudia el conjunt el conjunt de fenòmens relatius a la diferenciació i desenvolupament d’òrgans i teixits a lo llarg del cicle de la planta (estructurals i de processos que ho regulen).
Les plantes tenen totes en comú un eix central  eix polar del qual un extrem donarà els òrgans fotosintètics i l’altre els òrgans radiculars.
Això pressuposa que durant la seva formació s’està creant una diferencia a tot lo llarg del vegetal. Dins de la planta parlem de polaritat, aquesta polaritat que sofreixen totes les plantes s’estableix a nivell de zigot. Implica tot un seguit de divisions cel·lulars desiguals i dirigides per una pauta genètica escrita que diuen que la planta és així. En planta superior, el zigot ens donarà per una part la part aèria i l’altra part del zigot ens donarà l’arrel.
Cada òrgan (Arrel, tija, fulla o flor) té el seu patró de formació, i aquest està regit tant genètica com hormonalment. A plantes superiors, si tenim les hormones que ho estan regulant, i tenim una pauta genètica, aquest patró de formació està poc afectat per les condicions ambientals. En canvi, en altres plantes pot condicionar aquesta formació d’òrgans.
Experiments varis per veure on i com s’origina la polaritat En Arabidospsi, en el moment que es forma el zigot i queda enganxat amb la planta mare, ja s’està determinant que la part inferior serà la part radicular, i la part superior la part aèria. És a dir, des de la primera divisió que fa el zigot ja queda separada cada part.
En una planta inferior com Cladophora la polaritat inicial del zigot ve determinada per factors ambientals. Fa que els factors ambientals modulin la part aèria i la radicular.
Equisetum, veiem una espora inicial que nos embla polaritzada, però si s’ilumina s’observa una distribució diferencial del nucli i citoplasma. En la primera divisió cel·lular ja es formes dues cèl·lules desiguals.
Després es va fer un experiment per veure quantes coses més podia determinar aquesta polaritat. Es va fer amb Fucus serrata (alga). El zigot il·luminat mostra de seguida una polarització. Comença a entrar per un canto (la part mes inferior) calci, i surt per la part superior. Entra molt més del que surt i això vol dir que es queda a dins i es marca un gradient de calci interior. Fins aquest punt aquesta polarització seria reversible si deixem d’il·luminar. Si en aquest punt que tenim el zigot polaritzat i continua il·luminant-se, té lloc la fixació de la pol·larització. Això comporta que allà on hi ha més calci, es comencen a formar vesícules carregades de materials, filaments d’actina i això encara fa que hagi més polarització, diferenciació entre dues parts. En la zona on estan les vesícules es dona creixement per evaginació la part inferior es converteix en una cèl·lula petita que donarà la part radicular i la part més alta es converteix en una cèl·lula més gran que sonarà part aèria. A les 24 hores aproximadament tenim la primera divisió dirigida, en aquest cas dirigida per una entrada de calci.
Factors que poden influir la polarització - Llum/foscor Gradient de pH (rizoide a la part més àcida) - Camp elèctric a nivell de zigot origina diferencia d’una part a una altra (pol negatiu a la PA i pol positiu al rizoide) Gradients iònics (+ ions determinarà el rizoide, - determinarà la PA) Corrent d’aigua (en aquàtiques): si hi ha moviment d’aigua hi ha polarització perquè el zigot és remenat, tocat, però si no hi ha moviment no hi ha polarització perquè no hi haurà cap factor extern que li estigui donant un ordre.
Pauta genètica en plantes superiors (poc joc de factors mediambientals) Aquest procés de polaritat, es manté en tots els òrgans fins que la planta acabi la seva vida. les cèl·lules d’aquestes plantes té memòria de polaritat. Si aquesta cèl·lula és girada, canviada, manté la seva polaritat en condicions naturals. En condicions artificials es podria arribar a perdre per processos de diferenciació, però en condicions natural no.
Exemple: estaques o plantes a l’inrevés.
Cas concret de desenvolupament polar en planta superior Cèl·lules oclusives són cèl·lules d’epidermis que es divideixen de manera desigual: - Cèl·lula petita de citoplasma molt dens  estoma Cèl·lula gran de citoplasma no gaire dens A nivell de formació de cèl·lules oclusives es dona una divisió cel·lular dirigida. No se sap quin factor ambiental fan de senyal per a la creació de les cèl·lules oclusives, tot i que està pautat genèticament. A nivell ambiental sabem que si hi ha més humitat hi haurà més numero d’estomes però no sabem quin es el fenomen que fa de desencadenant en aquesta formació d’estomes.
Hi ha altres estructures en plantes superiors que presenten polaritat, és el cas de pèls radiculars i pol·len que són degut a divisions desiguals i dirigides.
Tota aquesta polaritat, han d’estar regulades. Ve regida a nivell hormonal i per la pauta genètica de la planta.
Control hormonal de la diferenciació i la morfogènesi Regida per les anomenades substancies formadores que es mouen de forma polar i especifica dins de la planta. Cal saber on se sintetitzen les hormones i com es mouen des del lloc de síntesi fins al lloc d’acció.
Control gènic de la diferenciació i la morfogènesi Cal identificar els gens que codifiquen les molècules responsables del desenvolupament. L’expressió gènica diferencial és la base de la diferenciació cel·lular.
Creixement Canvis irreversibles en el tamany i massa. Es donen tant a nivell cel·lular cm de tot l’organisme i estan fortament regulats (hormonal i gènic) perquè es doni de forma simultània en longitud i extensió.
Llavor que comença a germinar  plàntula  Creixement de tija, arrel i fulles  la planta mare  floració  fruit i llavors  llavor / senescència.
Visió global de la desenvolupament en planta: creixement •cèl·lules (elongació) •vegetal primari o secundari morfogènesi •direcció elongació •plans de divisió diferenciació •meristem primari •meristem secundari meristem primari meristem secundari •teixits fonamentals: parenquima, colenquima, esclerenquima •teixits vasculars: xilema i floema •teixits dèrmics: epidermis •teixit vascular: xilema i floema secundaris •teixit dèrmic: peridermis ...