La capacidad de convertir la energía del sol en energía química ha permitido a las plantas ocupar un nicho completamente diferente pero muy compatible con el nuestro, al poder realizar la fotosíntesis. Además, las plantas producen el oxígeno que los animales necesitamos para vivir. La fisiología vegetal es la ciencia que estudia cómo funcionan las plantas y empezó a tomar cuerpo en 1800 cuando Frenchman J. Senebier editó su primera monografía en cinco volúmenes titulada “Plant Physiology”, en la que incluyó no solo sus propios resultados experimentales, sino también los de otros científicos en este campo.
La
Fisiología Vegetal estudia la vida de las plantas, cómo funcionan y cómo son
capaces de utilizar la energía de la luz para, a partir de sustancias
inorgánicas, sintetizar moléculas orgánicas con las que construir las complejas
estructuras que forman el cuerpo de la planta.
A nivel celular, estudia la estructura y propiedades de
las células, sus componentes y las relaciones entre las organelas. A nivel
intercelular, los múltiples procesos implicados, como la fotosíntesis,
respiración y las interacciones entre tejidos y órganos. A nivel de organismo
estudia las funciones de coordinación e interacción entre órganos y los cambios
que experimentan en los procesos de adaptación.
Relaciones hídricas
Las relaciones hídricas en las plantas estudian, la
absorción de agua a partir del suelo, su transporte a través de la planta y su
pérdida, en forma de vapor de agua, hacia la atmósfera circundante por acción
de la transpiración.
La ruta más importante en el intercambio de agua con la atmósfera, en magnitud, es la estomática. El conocimiento sobre los mecanismos que regulan la abertura estomática ha permitido establecer que este proceso está regulado por factores endógenos y ambientales. La variación en las condiciones medioambientales llega a imponer restricciones para el crecimiento y el desarrollo vegetal, conduciendo a situaciones de estrés, ejerciendo una gran presión selectiva sobre las plantas a lo largo de su evolución.
Nutrición mineral de las plantas
La nutrición mineral de las plantas es una de las ramas de la Fisiología Vegetal más antigua, y está relacionada con la adquisición de nutrientes minerales y sus funciones en las plantas. Las primeras aportaciones científicas sobre la nutrición mineral fueron realizadas a finales del siglo XVIII.
El
establecimiento de la nutrición mineral de las plantas como disciplina
científica surge a partir de las publicaciones de von Liebig, lo que condujo a
un rápido aumento en el uso de fertilizantes minerales en la agricultura.
La luz es la fuente primaria de energía para la vida
sobre la Tierra. La biósfera en la que vivimos es un sistema cerrado y en
equilibrio dinámico constante.
El tipo de fotosíntesis que realizan los vegetales se caracterizan por la formación de oxígeno (02) como subproducto desprendido a la atmósfera. Este tipo de fotosíntesis se denomina fotosíntesis oxigénica. Las primeras investigaciones sobre la fotosíntesis datan del siglo XVIII. En 1939, Robert Hill descubrió que los cloroplastos aislados de hojas son capaces de producir oxígeno, al ser iluminada.
La fotosíntesis es un proceso biológico en el que se pueden distinguir dos fases, la primera de absorción y conversión de energía, y la segunda de toma y asimilación de elementos constitutivos de la materia orgánica (carbono, nitrógeno y azufre).
La segunda fase de la fotosíntesis, denominada como la
fase oscura, está regulada por luz, existiendo diversos mecanismos de control,
como el nivel de ferredoxina reducida, la presencia de luz.
Respiración de las plantas
La respiración vegetal es el conjunto de reacciones mediante
las cuales, los azúcares sintetizados durante la fotosíntesis son oxidados a
CO2 y H2O, y la energía liberada, es transformada mayoritariamente en ATP.
Otros factores como la luz, heridas, estrés hídrico,
metales pesados, la composición del aire, y la presencia de patógenos, también
pueden modificar la actividad respiratoria.
Fijación biológica del nitrógeno
El nitrógeno es uno de los elementos más abundantes en la
naturaleza, estando presente en la atmósfera, en el suelo y en los restos de
los seres vivos.
La
fijación biológica de N2 es llevada a cabo por organismos procariotas, que
poseen el complejo multienzimático nitrogenasa.
Algunos diazotrofos sólo fijan N2 en asociaciones
simbióticas, entre las que destacan las formadas entre rizobios y leguminosas. En
la formación de estas simbiosis las señales entre la planta y las bacterias,
culmina con la formación de una estructura tumoral, normalmente localizada en
la raíz, denominada nódulo, donde se localizan los bacteroides. El amonio es fijado
por éstos y excretado al citosol de la célula huésped, que lo incorpora en
forma de amidas o ureidos, los cuales son exportados al resto de la planta, que
puede satisfacer así su requerimiento de nitrógeno, en ausencia de nitrógeno
mineral en el suelo.
Crecimiento y desarrollo vegetal
El desarrollo de las plantas es dividido en cuatro
periodos: embriogénico (del zigoto a la semilla madura), juvenil (hasta la
formación de los órganos vegetativos), reproductivo (periodo de formación de semillas
y frutos), y el de senescencia (comienza cuando finaliza el crecimiento del
fruto y finaliza con la muerte del órgano y/o la planta).
Hormonas vegetales
Las hormonas son señales químicas que facilitan la comunicación entre las células y coordinan sus actividades.
El conjunto constituye la denominada cadena de transducción de la señal hormonal. Los principales grupos de hormonas vegetales incluyen a las auxinas, giberelinas, citoquininas, etileno, ácido abscísico, poliaminas, jasmonato y brasinoesteroides.
Auxinas, su representante es el ácido indolil-3-acético
(AIA). Es la hormona más importante implicada en la división celular, en la
actividad del cambium y en la formación de nuevas raíces, al inducir verdaderos
meristemos secundarios
Las giberelinas (GAs) constituyen una amplia familia de
diterpenos ácidos y están implicadas tanto en la regulación del crecimiento de
órganos vegetativos, en el control del crecimiento y desarrollo de numerosos
frutos
Las citoquininas son sustancias que promueven la división
celular, y ejercen otras funciones reguladoras del desarrollo de las plantas,
incluyendo la proliferación de yemas axilares, neoformación de órganos,
desarrollo de cloroplastos y retraso en la
senescencia.
El etileno afecta prácticamente a todas las etapas del desarrollo de las plantas, desde la germinación de las semillas hasta la senescencia.
El ácido abscísico (ABA) es un regulador del desarrollo
cuyos efectos están asociados a procesos relacionados con la inhibición del
desarrollo, con las etapas finales del desarrollo de las plantas y con las
respuestas a situaciones ambientales adversas.
Las poliaminas, el ácido jasmónico, y los
brasinoestroides constituyen un grupo heterogéneo de compuestos, cuya
aplicación produce efectos fisiológicos importantes en el crecimiento y el
desarrollo de las plantas.
El ácido jasmónico afecta a diferentes procesos
fisiológicos y participa en la transmisión de señales inducidas por las heridas
y los patógenos.
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