NOMBRE: FISIOLOGIA VEGETAL SIGLA: BIO211G CREDITOS: 10 MODULOS: 03 I.DESCRIPCION El curso busca que los alumnos puedan comprender los mecanismos que regulan el funcionamiento de los vegetales e identificar aquellos factores ambientales que condicionan el crecimiento y desarrollo de estos. II. OBJETIVOS 1. Comprender y analizar el funcionamiento de los vegetales en base a leyes fisico-quimicas. 2. Conocer leyes y principios generales que explican fenomenos fisiologicos que ocurren en vegetales. 3. Relacionar los distintos procesos fisiologicos de los vegetales para obtener una vision global del funcionamiento de las plantas. 4. Interpretar diversos fenomenos que ocurren en los vegetales usando tecnicas de laboratorio. 5. Aplicar a situaciones nuevas los conocimientos sobre procesos de regulacion del desarrollo en las distintas etapas fenologicas de las plantas. III. CONTENIDOS 1. Introduccion: Fisiologia Vegetal como Ciencia 1.1. Leyes basicas de la Fisiologia. 1.2. La celula vegetal, componentes celulares y funciones: paredes celulares, membranas, vacuola y organelos. 1.3. Regulacion genica y aspectos biotecnologicos del genoma vegetal. 1.4. Formas y transformacion de la energia. 2. Relaciones hidricas, suelo-planta-atmosfera: 2.1. Dinamica del agua en el suelo: Caracterizacion del suelo vs. movimiento y almacenamiento de agua. Textura y Estructura. 2.2. Dinamica del agua en la planta. 2.2.1. Difusion y Osmosis :Potencial hidrico, osmotico, potencial en paredes. Significado de la presion de Turgencia. 2.2.2. Flujo de agua en el sistema suelo-raiz-xilema, absorcion via apoplasto-simplasto. 2.2.3. Evapotranspiracion y componentes climaticos 2.2.4. Teoria coheso-tenso-transpiratoria, componentes de potencial y regulacion. 2.2.5. Control del flujo de agua.-Arquitectura estomatica, mecanismos de apertura y cierre estomaticos. 2.3. Estrategias adaptativas en la regulacion del flujo de agua en plantas en condiciones de stress hidrico, ambientes salinos y de inundacion permanente. 3. Nutricion Mineral 3.1. El sistema radical y su interaccion con el suelo. 3.2. Suelo y minerales. 3.3. Elementos esenciales. -Definicion y funciones; macro y microelementos. 3.4. Transporte de solutos en las membranas vegetales:-Modelos de transporte pasivo y activo en celulas radicales. 3.5. Deficiencias minerales: -Signos de deficiencias en diferentes cultivos; Ley de los Minimos, Cultivos hidroponicos y agentes quelantes. 3.6. Metodologia de estudio en nutricion mineral: -Reciclaje de nutrientes en un sistema natural -Tecnicas de analisis e indicadores de deficiencia 3.7. Stress salino y plantas halofitas, plantas acumuladoras de iones. Efectos toxicos por elementos del suelo. 3.8. Interacciones fisiologicas entre hongos micorrizicos, Rhizobium y plantas. 3.9. Fertilizacion: Fundamentos. 4. Fotosintesis 4.1. Reacciones luminicas: conceptos generales, espectro de energia radiante, calidad y cantidad de luz, estructura y sintesis de porfirinas, clorofilas y aparato fotosintetico, organizacion de las antenas fijadoras de luz, sistemas pigmentarios, mecanismos de transporte de electrones y protones. 4.2. Fijacion y metabolismo del CO2: Ciclo C3 de reduccion del carbono (Ciclo de Calvin-Benson); Ciclo C2 de oxidacion del CO2 (fotorespiracion), sintesis de sacarosa y almidon. 4.3. Variantes de asimilacion de CO2: Modalidades de tipo C4 (Ciclo Hatch-Slack) y Metabolismo Acido de Crasulaceas (MAC). 4.4. Fotosintesis de estres, manejo del recurso agua, eficencia fotosintetica, balance energetico en la interacion con las variables ambientales. 5. Transporte en el Floema. 5.1. Estructura del floema y vias de traslocacion 5.2. Substancias transportadas; sentido del transporte. 5.3. Mecanismo de flujo: -Hipotesis de Munch: flujo a presion.-Teorias de transporte 5.4. Modelo de carga y descarga del floema 5.5. Modulacion del transporte: Estados fenologicos, almacenamiento y consumo. 6. Crecimiento y Desarrollo 6.1. Totipotencia celular-Polaridad/Diferenciacion y regulacion genica 6.2. Regulacion del crecimiento y orientacion espacial: Fototropismo, Gravitropismo, Nastias y Dominancia apical 6.2.1. Control Hormonal: Definicion, estructura, metabolismo, mecanismos de accion y regulacion de multiples efectos durante la ontogenia vegetal: Auxinas, Citocininas, Giberelinas, Etileno y Acido Abscicico, Nuevas fitohormonas: Ac.Jasmonico, - Brassinosteroides 6.2.2. Inhibidores del crecimiento/ Mecanismos de defensa contra patogenos e insectos. Compuestos fenolicos, Cianoglicosidos, Terpenos, Alcaloides, Proteinas PR. 6.2.3. Aplicaciones biotecnologicas de las fitohormonas y biorreguladores sinteticos. Control hormonal de la maduracion, caida de frutos hojas y flores. Control de los estados de desarrollo mediante el uso de reguladores. Propagacion vegetativa. 7. Regulacion del crecimiento y desarrollo in vitro 7.1. Requerimientos nutricionales de celulas y tejidos en condiciones heterotrofas 7.2. Induccion de respuestas organogenicas: caulogenesis, rizogenesis, embriogenesis, androgenesis, crecimiento axilar. Efecto de fitohormonas. 7.3. Seleccion y transformacion genica de plantas/-Agrobacterium tumefaciens y A. rhizogenes. Plasmidios (T-DNA). Genetica molecular y transformacion. Infeccion, expresion fenotipica y regeneracion. 8. Dormancia y reposo vegetativo de yemas y tallos: Significado 8.1. Vernalizacion y termoperiodismo 8.2. Control por acido abscicico y correlaciones hormonales 8.3. Cambio en el flujo de agua, almacenamiento de reservas organicas y proteccion de los componentes celulares (membranas, enzimas, organelos) 9. Fotomorfogenesis/Floracion 9.1. Fitocromo: Estructura, actividad y mecanismo de accion 9.2. Relacion entre el periodo luminoso y las respuestas mediadas por fitocromo 9.3. Induccion de yemas florales, juvenilidad y senescencia: plantas anuales, bianuales y perennes. Control fotoperiodico, (PDL, PDC, otros).-Florigeno 10. Germinacion 10.1. Regulacion hormonal y molecular durante la formacion, maduracion y germinacion de semillas 10.2. Condiciones que afectan la viabilidad en semillas. 10.3. Estrategias adaptativas relacionadas con las distintas formas de germinacion, inhibidores, dormancia. 10.4. Requerimientos ambientales y fisiologicos para la germinacion: estratificacion, luz, O2, y agua 10.5. Proceso germinativo: mecanismo metabolico y control hormonal: germinacion en gramineas y especies con reservas lipidicas (ciclo del glyoxylato). IV. METODOLOGIA - Clases Teoricas: En las sesiones teoricas, la informacion contenida en el programa sera impartida de tal modo de poder comenzar y cerrar un capitulo, o bien un tema formado por uno o mas capitulos, para asi analizar un topico en su integridad. Se intentara desarrollar un analisis morfo-funcional del sistema en estudio y sus relaciones con otros sistemas asi como la dependencia y limitaciones de los modelos explicativos. Las clases teoricas seran impartidas en su mayor parte por el profesor encargado, sin embargo algunos topicos seran tratados en su integridad por profesores colaboradores o invitados especialistas en una determinada area de estudio. Las clases seran apoyadas por diapositivas en Power-Point para ilustrar graficamente la informacion que se desea entregar y ubicar el sistema en que se esta operando. Las clases finalizaran ademas con una breve discusion o resumen de los aspectos relevantes del tema tratado. - Sesiones Practicas: Los topicos tratados en las clases teoricas se haran coincidir temporalmente con experiencias de laboratorio de la misma tematica, a fin de que el alumno integre los temas tratados teorica y experimentalmente. En cada paso practico se desarrollaran varias experiencias abordando un tema desde diversos angulos para finalizar realizando una integracion explicativa del fenomeno que se estudia. V. EVALUACION - Pruebas VI. BIBLIOGRAFIA Basica Salisbury, F.B. and Ross, C. Plant Physiology. Wadsworth, 1992. Taiz, L. Zeiger, E. Plant Physiology. Sinauer Associates, Inc. (publ.) Sunderland, Massachusetts, 2002. PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE FACULTAD DE CIENCIAS BIOLOGICAS