UNIVERSIDAD DE COSTA RICA Escuela de Biología Introducción a ala Fisiología Vegetal B-442 PROGRAMA DEL CURSO PARA EL PRIMER CICLO 2010.

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1 e UNIVERSIDAD DE COSTA RICA Escuela de Biología Introducción a ala Fisiología Vegetal B-442 PROGRAMA DEL CURSO PARA EL PRIMER CICLO Horario: K y M: de 8 a 11:50 a.m. Aulas 180, 220 y 280 BI (más horas adicionales). Créditos: 04 Profesor: Elmer Guillermo García: elmer.garcia@ucr.ac.cr Requisitos: B Botánica II; MQ 0327, MQ 0328 Bioquímica Descripción: El curso presenta un panorama integral de los procesos fisiológicos que ocurren en las plantas, con énfasis en vasculares superiores, en términos de su potencialidad genética y sus relaciones ecológicas. Abarca temas sobre relaciones hídricas, intercambio gaseoso y microclima, nutrición mineral, economía del carbono (Fotosíntesis y Respiración), transporte a larga distancia, análisis del crecimiento, reguladores de crecimiento y la fisiología de la reproducción. Objetivos Generales 1. Comprender la organización y operación de los procesos fisiológicos básicos que hacen posible la vida vegetal. 2. Evaluar con el método científico diferentes experiencias de campo y de laboratorio que incluyen análisis de fenómenos fisiológicos en plantas. Objetivos Específicos 1. Analizar el papel del agua en la planta incluyendo la absorción, movimiento y pérdida a nivel celular e individual. 2. Comprender el efecto de los componentes del ambiente aéreo de la planta en los procesos de intercambio gaseoso, intercambio térmico y metabolismo vegetal. 3. Estudiar los principios básicos de la nutrición mineral de la planta 4. Entender los principales aspectos relacionados con la fotosíntesis y sus diferentes mecanismos de fijación de, así como las reacciones de la Fotorespiración y Respiración en plantas y su relación con los procesos de crecimiento. 5. Estudiar las principales características del transporte de sustancias a través del floema. 6. Estudiar la dinámica, patrones y análisis del crecimiento en individuos y comunidades vegetales.

2 7. Conocer los mecanismos de acción, respuestas fisiológicas e interacciones entre sustancias endógenas reguladoras del crecimiento vegetal. 8. Estudiar los procesos fisiológicos involucrados en la Floración, Fructificación y Senescencia y los factores endógenos y exógenos que los afectan 9. Estudiar la fisiología de los procesos de Letargo y Germinación de yemas y semillas y los factores endógenos y exógenos los afectan CONTENIDOS I. Pared, Membranas y Relaciones iónicas en Células Vegetales: 1. Transporte apoplasto y transporte simplasto. 2. Estructura y composición de membranas y paredes celulares. 3. Biosíntesis de membrana y pared. 4. Absorción y transporte de solutos a través de membrana. 5. Movimiento de iones a través de las membranas. II. El Agua y la Planta: 1. Propiedades fisicoquímicas de la molécula de agua. 2. Relaciones hídricas de células y tejidos: Potenciales hídrico, osmótico, de presión y mátrico. 3. Absorción y entrada de agua a las plantas. 4. Movimiento de agua a través de células y tejidos. 5. Mecanismos de transporte vía Xilema. 6. Economía, reciclamiento y balance hídrico en comunidades vegetales. III. La atmósfera y la Planta: 1. Pérdida de agua en las plantas. 2. Fisiología estomática. 3. Transpiración: factores que afectan, control, medición e importancia. 4. Intercambio térmico: mecanismos de regulación. 5. Temperatura y sus efectos fisiológicos. 6. Radiación y estructura foliar: absorción, reflexión y transmisión. IV. Transporte vía Floema 1. Estructura y características generales del floema. 2. Sustancias transportadas. 3. Zonas de Producción y consumo de sustancias elaboradas. 4. Movimiento de Sustancias elaboradas hacia y a través del floema. 5. Mecanismos de transporte del floema y relación con el xilema.

3 V. Nutrición mineral: 1. Características físicas y químicas del suelo. 2. Movimiento de agua y solutos en el suelo y transporte hacia la raíz. 3. Elementos esenciales, su función, asimilación y los síntomas de deficiencia y toxicidad. 4. Concepto, disponibilidad, absorción, función y grado de movilidad de los elementos esenciales. 5. Plantas sin suelo y soluciones nutritivas. 6. Nutrición mineral y producción vegetal: diagnósticos de nutrición, abastecimiento de nutrimentos, el papel los organismos simbiontes en la nutrición de las plantas. 7. Economía, reciclamiento y balance general de minerales en comunidades vegetales. VI. Fotosíntesis y respiración 1. Estructura de organelas, células, tejidos y órganos fotosintéticos. 2. Flujo de fotones de radiación fotosintéticamente activa. 3. Organización funcional de los pigmentos de la fotosíntesis: Carotenoides y Clorofilas, fotoreacciones primarias y centro de reacción. 4. Fotosistemas I y II: transporte cíclico y no cíclico de electrones. 5. Fotólisis del agua y liberación de oxígeno, fotofosforilación y poder reductor. 6. Reacciones del carbono: producción de azúcares y almidón. 7. Fijación de CO2: Acción de Ribulosa Bifosfato Carboxilasa y Fosfoenol Piruvato Carboxilasa. 8. Ciclo C-3 (Ciclo de Calvin), Ciclo C-4 (Ciclo de Hatch & Slack), Ciclo CAM. 9. Fotosíntesis, factores ambientales y cambio climático. 10. Fotorrespiración y mecanismos de concentración de dióxido de carbono. 11. Aspectos básicos de la respiración en las plantas, sus etapas y el control. 12. Respiración resistente a cianuro. 13. Integración general del metabolismo primario y secundario en plantas. VII. Crecimiento y desarrollo 1. Conceptos de crecimiento y desarrollo. 2. División celular, alargamiento celular, diferenciación celular. 3. Patrones de crecimiento en raíces, vástago, plántulas, plantas adultas. 4. Concepto de "Hormona' vs. "Regulador del crecimiento" 5. Auxinas, citokininas, giberelinas, ácido Abscísico, etileno y otras sustancias: Sus principales características, funciones, mecanismos de acción y aplicaciones. 6. La luz, el control del desarrollo y los fotorreceptores. 7. Tropismos y nastias en las plantas. VIII- Germinación de las semillas y su control

4 1. Características generales de las semillas. 2. Principales aspectos de la germinación. 3. Letargo en semillas y sus implicaciones. 4. Factores endógenos y exógenos que afectan la germinación y el letargo. IX- Floración, Fructificación y Senescencia. 1. Fotoperiodo y vernalización. 2. Percepción e inducción de floración. 3. Control de la floración por el fitocromo. 4. Crecimiento, maduración y abscisión de frutos. 5. Patrones de envejecimiento y muerte vegetal. 6. Aspectos metabólicos de la fructificación y la senescencia. 7. Regulación de la senescencia y los factores que la afectan. X- Las plantas y el estrés. 1. El concepto de estrés. 2. Estrés biótico. 3. Estrés abiótico. 4. Adaptaciones fisiológicas de las plantas a los distintos tipos de estrés. 5. Efectos del cambio climático y las actividades humanas sobre la fisiología general de las plantas. METODOLOGIA Semanalmente se presentan los conceptos teóricos sobre los diferentes aspectos de la fisiología de plantas en clases magistrales, además se podrán asignar lecturas adicionales de artículos científicos relevantes para que se discutan en clase. Cada estudiante debe presentar un seminario sobre algún tema específico relacionado con los objetivos del curso. El alumno escogerá el tema, pero dentro del primer mes del curso debe comunicárselo al profesor para su respectivo aval. Se hará una presentación oral y se entregará un resumen escrito a todos los estudiantes y el profesor. Se desarrollarán sesiones de laboratorio que procuran demostrar algunos de los procesos fisiológicos o temas desarrollados en las clases teóricas. Por cada práctica se dará una guía, pero debe resaltarse que como el curso pretende que el alumno haga sus propias observaciones y analice diversos aspectos fisiológicos, el estudiante tiene libertad para ampliar aspectos que se consideren importantes y se tengan las condiciones para ello. Se debe siempre seguir el método científico y de cada experimento o práctica realizada se entrega un informe, que debe escribirse a manera de artículo científico, siguiendo el modelo de la Revista de Biología Tropical. Este se entrega una semana después de que finalice la práctica o experimento correspondiente. Previo a la realización de cada laboratorio, el estudiante debe estudiar los aspectos relacionados con la temática y tener claro lo que se va a hacer y cómo. Muchas prácticas de laboratorio no se pueden hacer el mismo día, sino que requieren de observaciones durante varios días y se debe tener disponibilidad para ello. Para una mejor organización del trabajo de laboratorio e invernadero, se procurará que se trabaje

5 en grupos. La asistencia a las sesiones de laboratorio y a la presentación de los seminarios por parte de los estudiantes es obligatoria. CRONOGRAMA Semana Tema a desarrollar en clase de teoría Práctica de laboratorio a desarrollar o iniciar 8 a 12 marzo Aspectos introductorios fisiología. Pared, membranas y relaciones iónicas en células vegetales. Instrucciones generales del curso y organización del trabajo de laboratorio. 16 a 19 marzo El Agua y la planta Medición de los potenciales osmótico e hídrico. 23 a 26 marzo La atmósfera y la planta Medición de los potenciales osmótico e hídrico. 30 marzo a marzo a abril SEMANA SANTA 5 a 9 abril Transporte vía Floema Evaluación del estrés hídrico en plantas de frijol 12 a 16 abril Nutrición mineral. I parte Nutrición mineral 19 a 23 abril Nutrición mineral. II parte Evaluación de la tensión hídrica sobre el xilema. 26 a 30 abril. Fotosíntesis Continuación de prácticas anteriores. (Semana Universitaria) Fotosíntesis: continuación Caracterización de la fotosíntesis. 3 a 7 mayo Fotosíntesis: continuación Almacenamiento y translocación de azúcares en la hoja. Efecto del ácido giberélico sobre el crecimiento de frijol. 10 a 14 mayo Primer examen parcial (M 12) Evidencia del proceso respiratorio en plantas. 17 a 21 mayo Crecimiento y desarrollo I parte Enraizamiento de estacas 24 a 28 mayo Crecimiento y desarrollo. II parte Retención de pecíolos, Curvatura de pecíolos y dominancia apical, Expresión de yemas y efecto de las citokininas. 31 mayo a 4 junio Germinación de las semillas y su Efecto de la luz sobre la germinación. control 7 a 11 junio Germinación de las semillas y su control. Germinación de semillas con letargo impuesto por impermeabilidad de la cubierta seminal. 14 a 18 junio Germinación de las semillas y su Determinación de la viabilidad de control. II parte. semillas mediante la prueba de tetrazolio. 21 a 25 junio Floración, Fructificación y Continuación de prácticas anteriores. Senescencia. 28 junio a 2 julio Consideraciones finales. Finalización de prácticas anteriores. Ultima semana de clases. Seminarios M 7 julio Segundo examen Entrega de informes faltantes. * Los seminarios se desarrollarán en la segunda parte de la sesión de las clases teóricas y en la primera parte de las horas destinadas al laboratorio. EVALUACION

6 Se realizará de la siguiente manera: 2 Exámenes parciales: 50 % Seminario: 10 % Informes de laboratorio: 30 % Participación en trabajos de laboratorio (dentro y fuera del horario de clase) y quices: 10 % BIBLIOGRAFIA Azcón-Bieto, J. & M. Talón Fundamentos de Fisiología Vegetal, 2 ed.. McGraw-Hill Interamericana, Madrid. Guevara, E. & Jiménez, V Manual de Laboratorio de Fisiología Vegetal. Editorial de la Universidad de Costa Rica, San José. Kramer, P.J. & J. S. Boyer 1995 Water relations of Plants and Soils, Academic Press, San Diego, California Lambers H, Chapin III, S. & T.L. Pons 2008, 2 ed. York Plant Physiological Ecology, Springer, New Larcher, W Physiological Plant Ecology, Springer, New York Salisbury F. (1994) Plant Physiology, Wadsworth, California. Taiz, T. & Zeiger, E Plant Physiology, 3ed.. Sinauer, Belmont, California. s Villalobos E. (ed) 2001 Fisiología de la producción de Cultivos Tropicales: Vol 1: Procesos fisiológicos. Editorial Universidad de Costa Rica, San José, Costa Rica. Algunas Revistas: Plant physiology online Advances in Botanical Research American Journal of Botany Annals of Botany Annual Review of Plant Biology Botanical Gazette Canadian Journal of Botany Journal of Experimental Botany Plant Physiology Physiologia Plantarum Plant Cell Physiology Plant, Cell and Environment.