Efectos de la luz en la germinación en semillas de Lactuca sativa
- 1. 1 Introducción Las semillas son la estructura principal o unidad principal de la reproducción sexual de las plantas y su función es de multiplicar y perpetuar la especie, sin embargo para que cumpla su función, el embrión debe transformarse en una plántula, capaz de valerse por si misma y para así convertirse en una planta adulta. Todo ello comprende una serie de procesos metabólicos y morfogenéticos, el cual corresponde a la germinación de la semilla 1 . El proceso de germinación comprende la activación biológica por parte de la semilla, para ello es necesaria una serie de condiciones ambientales favorables como: sustrato húmedo, temperatura adecuada y suficiente cantidad de oxigeno; además las semillas pequeñas como las de lechuga (Lactuca sativa L); para germinar necesitan estar expuestas a la luz 2 . La regulación del crecimiento en las plantas está vinculada con la acción de hormonas y fotorreceptores, las hormonas son compuestos reguladores y que actúan en pequeñas cantidades 3 ; para el caso de los fotorreceptores en las plantas; estos son pigmentos, moléculas que absorben la luz (cromóforos) y que están asociados a proteínas, por lo que la luz actúa directamente sobre ellos; perciben la duración de la luz y la longitud de onda. La acción de luz, aparte de actuar en la germinación, actúa en la elongación del vástago, percepción de proximidad y evitación de sombra, así como en la iniciación de la floración 4 . Existen tres fotorreceptores que participan de estos procesos, como lo son el fitocromo, criptocromo y fotorreceptores en el ultravioleta-B, cada uno percibe una longitud de onda distinta. El fitocromo es un fotorreceptor que media los efectos de la luz roja e infrarroja, esto quiere decir que absorben primariamente en la región del espectro lumínico entre 600 a 800 nm; esta es interconvertible al recibir la luz, pr que absorbe la luz roja y pfr, que absorbe la luz roja lejana 5 , en relación a su labilidad, hay dos tipos de fitocromos: el tipo I (PHYA) es abundante en plantas etioladas y es poco estable; el tipo II es más estable a la luz y son los más abundantes 6 , lo que indica que la presencia de un pigmento reversible en todas la plantas verdes, indican que estas longitudes de onda de la luz entregan información que auxilia a las plantas a adaptarse al entorno, el criptocromo absorbe principalmente en la región lumínica del azul/ ultravioleta-A, donde se han identificado dos tipos CRY1 y CRY2. Los fotorreceptores en el ultravioleta-B, son de naturaleza desconocida 7 .
- 2. 2 Objetivo general - Observar y analizar efectos de la luz en la germinación en semillas de Lactuca sativa Objetivos específicos - Observar efectos en la germinación de semillas de lechuga costina (Lactuca sativa sativa L. var. longifolia) con luz roja, luz azul, luz blanca y en condiciones de oscuridad. - Analizar los resultados obtenidos por medio de las siguientes medidas: porcentaje de germinación, elongación radicular y aérea, y peso radicular total y aéreo total. Materiales y Métodos En la primera Sesión se preparó cuatro set de placas de petri (por grupo). Para cada placa se le colocó discos de papel húmedo (se utilizó 6 ml de agua destiladas) saturado. Se agregó 10 semillas de Lechuga costina (Lactuca sativa sativa L. var . longifolia) a cada placa, las cuales se desinfectaron en NaClO 5% durante tres minutos, y se selló con parafil. Se cubrió una placa con papel celofán rojo, otra se cubrió con papel celofán azul, otra con papel aluminio y otra se dejó expuesta a luz blanca. Se dejó en germinación por una semana en cámaras de cultivo a 23 ± 2 ºC, con fotoperiodo de 16 horas luz y 8 horas oscuridad. Para la segunda Sesión se sacó las placas de la cámara y se realizó las siguientes medidas: Porcentaje de germinación, elongación radicular y elongación aérea, y peso radicular y peso aéreo total. Para ello se sacó cada plántula con pinzas y se utilizó un bisturí para cortar el área aérea y el área radicular. Cada parte se masó en una balanza granataria.
- 3. 3 Resultados Se observó que las semillas de lechuga costina (Lactuca sativa sativa L. var. Longifolia), expuestas a luz blanca, luz roja, luz azul y oscuridad, en su mayoría presentaron germinación; se observó crecimiento de hipocótilo, vástago, raíz primaria y cotiledones, además de la liberación de la cubierta seminal (Figura 1). En relación a las semillas que estuvieron expuestas a oscuridad (Figura 1, (D)), se observó que presentaron fenotipo etiolado con coloración pálida, vástago alargado y de grosor fino; fue la placa en donde se observó mayor crecimiento del eje hipocótilo-radícula. Figura 1. Efecto de Luz en la Germinación de Semillas de Lactuca sativa sativa L. var. Longifolia. Efecto de la Luz blanca (A). Efecto de la luz roja (B). Efecto de la luz azul (C). Efecto en la oscuridad (D). A B C D
- 4. 4 Los datos obtenidos arrojaron que se obtuvo mayor porcentaje de germinación en semillas que estuvieron expuestas a luz roja, muy cercana a las que estuvieron expuestas en oscuridad, con un menor valor en el error estándar. Las semillas que obtuvieron menor porcentaje de germinación fueron las expuestas a luz azul con un mayor valor en el error estándar (Figura 2). Figura 2. Porcentaje de Germinación v/s Efecto de la luz. Efecto de la luz en la germinación de Lactuca sativa sativa L. var. Longifolia. Los valores obtenidos corresponden a un promedio de seis datos ± e.e. Cada letra indica las diferencias significativas con un valor p< 0,05. En relación a la elongación radicular, se obtuvo que con luz blanca fue donde se tuvo mayor elongación radicular, en oscuridad fue donde se obtuvo menor elongación radicular, sin embargo no hubo diferencia significativa (Figura 3). Figura 3. Elongación Radicular v/s Efecto de la Luz. Efecto de la luz en la germinación de Lactuca sativa sativa L. var. Longifolia. Los valores corresponden a un promedio de seis datos ± e.e. Cada letra indica las diferencias significativas con un valor p< 0,05. La mayor elongación aérea, se presentó en semillas que estuvieron expuestas a la oscuridad, con mayor valor en el error absoluto y la menor elongación aérea fue en semillas que estuvieron expuestas a la luz blanca, no hubo diferencia significativa con luz blanca, azul u roja (Figura 4). Figura 4. Elongación Aérea v/s Efecto de la luz. Efecto de la luz en la germinación de Lactuca sativa sativa L. var. Longifolia. Los valores corresponden a un promedio de seis datos ± e.e. Cada letra indica las diferencias significativas con un valor p< 0,05.
- 5. 5 Con respecto al peso radicular, resultó que con la luz azul hubo mayor peso radicular y menor peso radicular con luz roja se no se observó diferencia significativa (Figura 5). Figura 5. Peso Radicular v/s Efecto de la luz. Efecto de la luz en la germinación de Lactuca sativa sativa L. var. Longifolia. Los valores corresponden a un promedio de seis datos ± e.e. Cada letra indica las diferencias significativas con un valor p< 0,05. El mayor peso aéreo se presentó en semillas que estuvieron expuestas a la oscuridad y el menor peso aéreo se obtuvo en semillas que estuvieron expuestas a luz blanca, no se observó diferencia significativa en semillas que estuvieron sometidas a luz roja, azul, blanca y oscuridad (Figura 6). Figura 6. Peso Aéreo v/s Efecto de la Luz. Efecto de la luz en la germinación de Lactuca sativa sativa L. var. Longifolia. Los valores corresponden a un promedio de seis datos ± e.e. Cada letra indica las diferencias significativas con un valor p< 0,05.
- 6. 6 Discusión En relación a las semillas de lechuga (Lactuca sativa), estas germinan solamente si se han expuesto a la luz, por lo que es requisito germinar en un suelo suelto y cerca de la superficie; esto lo requieren en general semillas pequeñas, no así las semillas de mayor tamaño 8 . La luz a parte de afectar en la germinación de la semilla, del crecimiento del vástago y otros procesos importantes del desarrollo de la planta, también regula lo que se conoce como fototropismo, que corresponde al crecimiento de un brote hacia la luz 9 . La luz blanca contiene diferentes cantidades de todo el espectro de luz visible, es por esta razón que el porcentaje de germinación con luz blanca fue alto, ya que cada tipo de fotorreceptor capta un tipo de longitud de onda, favoreciendo el crecimiento y desarrollo de la planta (Figura1 y figura 2)10 . Uno de los fotorreceptores que participan en la germinación de la planta, es el fitocromo, este involucra una familia de cinco pigmentos verdeazulados y son las responsables de la germinación de la semillas por efecto de la luz roja, por lo tanto las semillas que necesitan germinar necesitan recibir longitudes de onda de luz roja, para que de esta manera cada molécula de fitocromo, la que recibe la luz roja o Pr (660 nm aprox.) y la luz infraroja o Pfr (750 nm aprox.), se interconvierta, lo que induce la germinación 11 . Es por esta razón que las semillas que estuvieron expuestas a luz roja, fueron las que presentaron mayor porcentaje de germinación (Figura 2), debido a que el fitocromo es un fotorreceptor que se encuentra con mayor abundancia, debido a que está codificado por una familia multigénica 12 . Con respecto al efecto de la luz azul, este está regulado por criptocromos (y fototropinas) y son los responsables de respuestas como el fototropismo, el cual se observó claramente en las semillas que germinaron en oscuridad, debido a que estas presentaron un gran crecimiento del tallo con el objeto de buscar luz (Figura 1, (D)), sin embargo esto contradice otro efecto de la luz azul, que es el inhibir la elongación del tallo (Figura 4) ; esto se explica debido a que en el fototropismo hay alteración de los niveles de hormonas de auxina, lo que favorece el crecimiento del tallo en la oscuridad, habiendo mayor peso aéreo para este caso13 (Figura 6). Por lo tanto los tallos de las plántulas que crecen en oscuridad se alargan muy rápido y se inhibe la elongación del tallo en presencia de luz 14 . Con respecto a la elongación radicular, se obtuvo que en luz blanca hubo mayor crecimiento, esto se explica debido a que al existir presencia de luz, la plántula opta por desarrollar raíces con el fin de captar más agua y no elongar el vástago en busca de luz, ya que no lo requiere debido a que es un factor que posee. Sin embargo no hubo mayor diferencia con el efecto de las otras luces y en oscuridad, por lo que para todas las semillas germinadas aumentaban su superficie radicular con el fin de captar más agua 15 (Figura 3). A pesar de que las semillas de lechuga (Lactuca sativa), requieren de luz; en oscuridad también hubo germinación, esto se puede explicar, debido a la acción de hormonas, como la
- 7. 7 Giberelinas (GA1), activadas por la humedad, facilitaron el crecimiento y desarrollo de la semilla 16 , sin embargo este tipo de plantas poseen un tipo de fenotipo conocido como plantas etioladas, donde los proplastidios no han sido estimulados por la luz, por lo que no desarrollan cloroplastos sino que etioplastos, lo que le da el color pálido-amarillento característico, con un vástago muy largo y hojas poco desarrolladas (Figura 1, (D)). El desarrollo de estas plantas etioladas, son regulados por los fitocromos 17 . En relación a los gráficos de peso radicular y aéreo (Figura 5 y 6), no se observó diferencias significativas debido a que, para obtener estos datos, se utilizo en algunos casos balanza granataria, por lo que los valores no son tan exactos como si se hubiera utilizado balanza analítica 18 , afectando el valor obtenido. Otro factor que influyó en los datos, fue la manipulación al extraer las plántulas de la placa de petri, lo que provocó que para algunas se le rompieran las raíces, afectando en el valor obtenido, haciendo que para cada caso (luz blanca, roja, azul y oscuridad), no hubiera mayor diferencia. Conclusiones El efecto de la luz es uno de los principales factores ambientales, junto con la humedad y la temperatura, en regular el crecimiento o desarrollo de las semillas; para el caso especifico con semillas de lechuga costina (Lactuca sativa sativa L. var. Longifolia). El efecto de distintos tipos de luz, como la luz blanca, luz azul y roja, así como la exposición a la oscuridad demuestra la existencia de distintos fotorreceptores proteínicos, que regulan actividades específicas en las plantas, principalmente la maduración y desarrollo de la semilla. El efecto de la luz roja esta mediada por fitocromos, de los cuales hay de dos tipos y son interconvertibles. El efecto de la luz azul esta mediada por criptocromos principalmente y fitocromos. La luz blanca posee todas las longitudes de onda que conforman el espectro de luz visible. Las plantas que están expuestas a la oscuridad, no desarrollan cloroplastos por lo que no poseen coloración verde, sino mas bien pálida, lo que se conoce como fenotipo etiolado. Referencias 1 Francisco J. Garcia. Josefa G. Caselles. Mª Pilar Santamarina. (2006). Introducción al funcionamiento de las plantas. 1º Ed. Editorial Universidad Politécnica de Valencia (Valencia). Capitulo 7. pp: 163.
- 8. 8 2 Peter H. Raven, Ray F. Evert Susan E. Eichhorn (1992). Biología de las Plantas. 2ª Ed. Editorial Reverte. Capítulo 19. pp: 381. 3 Koolman. Rohm. (2004). Bioquímica. 3ª Ed. Editorial Médica Panamericana (Madrid). pp: 370. 4 Sadava. Heller. Orians. Purves. Hillis (2009). Vida, la Ciencia de la Vida. 8ª Ed. Editorial Médica Panamericana. Capítulo 37. pp: 797, 798. 5 Peter H. Raven, Ray F. Evert Susan E. Eichhorn (1992). Biología de las Plantas. 2ª Ed. Editorial Reverte (Barcelona). Capítulo 25. pp: 502. 6 Jorge H. Ramiro A. Eric G. Victor J (2006). Fisiología de la Producción de los Cultivos Tropicales. 1ª Ed. Editorial Universidad de Costa Rica (San Jose). pp: 62 – 65. 7 Sadava. Heller. Orians. Purves. Hillis (2009). Vida, la Ciencia de la Vida. 8ª Ed. Editorial Médica Panamericana (Madrid). Capítulo 37. pp: 798, 780. 8 Peter H. Raven, Ray F. Evert Susan E. Eichhorn (1992). Biología de las Plantas. 2ª Ed. Editorial Reverte (Barcelona). Capítulo 25. pp: 501. 9 Campbell. Reece. (2007). Biología. 7ª Ed. Editorial Medica Panamericana. (Madrid). pp: 792. 10 Solomon. Berg. Martin. Biología. 8ª Ed. Editorial Mc Graw Hill. (México). pp: 802. 11 Solomon. Berg. Martin. Biología. 8ª Ed. Editorial Mc Graw Hill. (México). pp: 801. 12 L. Taiz, E. Zeiger. Fisiología Vegetal. Volumen 2. 3ª Ed. Sinauer Associates. (Miami). pp: 719. 13 R. A. Contreras. Guías de Laboratorio Morfofisiología Vegetal, Pedagogía en Química y Biología. 14 L. Taiz, E. Zeiger. Fisiología Vegetal. Volumen 2. 3ª Ed. Sinauer Associates. (Miami). pp: 786. 15 Solomon. Berg. Martin. Biología. 8ª Ed. Editorial Mc Graw Hill. (México). pp: 748. 16 Jorge H. Ramiro A. Eric G. Victor J (2006). Fisiología de la Producción de los Cultivos Tropicales. 1ª Ed. Editorial Universidad de Costa Rica (San Jose). pp: 67. 17 Sadava. Heller. Orians. Purves. Hillis (2009). Vida, la Ciencia de la Vida. 8ª Ed. Editorial Médica Panamericana (Madrid). Capítulo 37. pp: 813. 18 Douglas Skoog, Donald West, F.James Holler y Stanley R Crouch “Química Analítica”, 7a Ed., Editorial Mc Graw Hill, 2001, capítulo 5, página 94.