Laboratorio de fisiología y bioquímica vegetal. Departamento de biología. Universidad Nacional de Colombia 1

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3 EXPERIMENTOS EN FISIOLOGÍA VEGETAL Editora: Luz Marina Melgarejo 3

4 Melgarejo, Luz Marina (Editora) Experimentos en Fisiología Vegetal, 2010 ISBN: Universidad Nacional de Colombia Primera edición, Diciembre de 2010 Reservados todos los derechos: Queda rigurosamente prohibida, sin la autorización escrita de los titulares del Copyright, bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento comprendidos, la reprografía y el tratamiento informático y la distribución de ejemplares de ella mediante alquiler o préstamos públicos. Laboratorio de fisiología y bioquímica vegetal. Departamento de Biología. Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia. Tel extensión Diseño y diagramación Julián R. Hernández R. Goth s Imágenes Taller Editorial Impreso en Colombia Impresión Charlie s impresores Ltda. Impreso en Colombia 4

5 Equipo Técnico Uuniversidad Nacional de Colombia Luz Marina Melgarejo. Bióloga. Dr. Sci. Mauricio Romero. Biólogo. PhD. Soledad Hernández. Bióloga. Dr. Sci. Jaime Barrera. Ing Agrónomo M Sci. María Elena Solarte. Bióloga. MSci. Diego Suárez. Biólogo. M Sci. Laura Victoria Pérez. Bióloga Andrea Rojas. Bióloga Marisol Cruz. Bióloga Leonardo Moreno. Químico Sandra Crespo. Química Walter Pérez. Químico 5

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7 PRESENTACIÓN Este libro busca promover la experimentación, la profundización y la familiarización con temas relacionados con la fisiología vegetal y el uso de metodologías bioquímicas como herramientas para entender el funcionamiento de las plantas. Es una compilación de la experiencia obtenida durante más de diez años en la enseñanza de la fisiología vegetal, en la realización de prácticas de laboratorio con los estudiantes, el trabajo de campo y laboratorio, en la ejecución de proyectos de investigación, y en los talleres de transferencia para presentar los resultados al sector productivo. Han sido tres las razones fundamentales que motivaron la realización de este libro como una herramienta de enseñanza-aprendizaje para todos aquellos que lo aborden. (1) Orientar la ejecución de algunas prácticas relacionadas con la fisiología vegetal; analizar la respuesta de las plantas frente a factores ambientales; promover la observación de los diferentes procesos y utilizar algunas metodologías de la bioquímica para la comprensión de la respuesta de las plantas al ambiente y bajo condiciones controladas. (2) Aplicar metodologías modernas que permitan solucionar problemas relacionados con el funcionamiento, la producción de las plantas y su interrelación con el medio ambiente, entre otros. (3) Capacitar y formar recurso humano para el trabajo de campo y de laboratorio con habilidad para desarrollar ensayos prácticos, y 7

8 generar soluciones a problemas relacionados con el manejo de los cultivos agrícolas y la protección de los bosques y ecosistemas nativos. El libro presenta como estrategia para una mejor comprensión y asimilación de su contenido, prácticas de laboratorio y de campo relacionadas con temáticas de la fisiología vegetal. I) Biología y germinación de semillas. II) Análisis de crecimiento. III) Hormonas vegetales. IV) Agua. V) Nutrición mineral. VI) Fotosíntesis. VII) Respiración vegetal. VIII) Ecofisiología vegetal. IX) Fisiología de poscosecha. X) Pruebas bioquímicas como herramientas para estudios en fisiología. A través de los años, los docentes de fisiología vegetal del departamento de Biología de la Universidad Nacional de Colombia hemos ganado experiencia en la enseñanza e investigación, lo que nos ha permitido generar protocolos operativos estandarizados (POE) probados en el laboratorio y/o en campo con los estudiantes de pregrado, maestría y doctorado, y en proyectos de investigación. El trabajo que aquí se presenta ha sido posible gracias a la financiación de proyectos por parte de la Universidad Nacional de Colombia, el Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, Colciencias, la Fundación para la Promoción de la Ciencia y Tecnología del Banco de la República, y el sector productivo nacional. Ellos nos han permitido formar recurso humano altamente calificado y contar con una infraestructura adecuada para enseñar e investigar en temas de importancia trascendental, ya que sus resultados se aplican a la solución de problemas de la agricultura y el medio ambiente. También, gracias a su apoyo hemos participado en talleres de transferencia de conocimiento dirigidos al sector productivo. El libro va dirigido a estudiantes universitarios de las ciencias biológicas y afines, a técnicos agropecuarios, a profesionales de ingeniería agronómica, forestal y ambiental, al sector productivo agrícola y en general a las personas interesadas en la fisiología vegetal. Para facilitar la comprensión de algunos 8

9 temas, en algunos apartes se presentan ejemplos de caso, en ellos se incluyen los resultados generados a través de los proyectos de investigación. Luz Marina Melgarejo. Dr. Sci. Química lmmelgarejom@unal.edu.co Profesora Laboratorio de Fisiología y bioquímica vegetal Grupo Fisiología del estrés y biodiversidad en plantas y microorganismos Departamento de Biología Universidad Nacional de Colombia 9

10 Agradecimiento a revisores técnicos Universidad Nacional de Colombia Stanislav Magnitskiy. IA. PhD. Profesor Facultad de Agronomía Martha Orozco. MSci. Profesora Pensionada Departamento de Biología Patricia Martínez. Química Dr. Sci. Profesora Departamento de Química Harold Duban Ardila. MSci. Profesor Departamento de Química 10

11 Tabla de Contenido PRESENTACIÓN...7 Luz Marina Melgarejo I. BIOLOGÍA Y GERMINACIÓN DE SEMILLAS...13 Diego Suárez, Luz Marina Melgarejo II. ANÁLISIS DE CRECIMIENTO EN PLANTAS Jaime Barrera, Diego Suárez, Luz Marina Melgarejo III FITOHORMONAS...39 Marisol Cruz Aguilar, Luz Marina Melgarejo, Mauricio Romero IV AGUA...63 Laura Victoria Pérez, Yadira Andrea Rojas, Luz Marina Melgarejo V. NUTRICIÓN MINERAL...79 Jaime Barrera, Marisol Cruz, Luz Marina Melgarejo VI. FOTOSÍNTESIS Y PIGMENTOS VEGETALES María Elena Solarte, Leonardo Moreno, Luz Marina Melgarejo VII. RESPIRACIÓN VEGETAL Marisol Cruz Aguilar, Luz Marina Melgarejo VIII. ECOFISIOLOGÍA VEGETAL Maria Elena Solarte, Laura Victoria Pérez, Luz Marina Melgarejo 11

12 IX. FISIOLOGÍA POSCOSECHA María Soledad Hernández,, Jaime Barrera, Luz Marina Melgarejo X. PRUEBAS BIOQUÍMICAS COMO HERRAMIENTAS PARA ESTUDIOS EN FISIOLOGÍA Leonardo Moreno, Sandra Crespo, Walter Pérez y Luz Marina Melgarejo REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS