En esta asignatura se estudian las funciones de la planta a nivel de organismo completo haciendo especial hincapié en las relaciones hídricas y la nutrición mineral por un lado y en los procesos de desarrollo a lo largo del ciclo de vida por el otro, relacionándolo con aspectos ambientales y aplicados. Con esta asignatura se sientan las bases para las asignaturas optativas de cuarto curso Ecofisiología Vegetal y Cultivos de tejidos vegetales en el grado de Biología.



Contenidos: Composición, estructura y función de la pared celular vegetal. Relaciones hídricas y nutrición mineral en plantas. Dinámica del movimiento del agua en el sistema suelo-planta. Absorción y transporte del agua e iones en el xilema. Fisiología estomática y transpiración. Elementos minerales esenciales y sus funciones. Adaptaciones nutricionales. Estructura y transporte por el floema. Crecimiento, diferenciación y desarrollo de plantas. Control hormonal y ambiental del desarrollo. Efectos fisiológicos y ecofisiológicos de las distintas hormonas vegetales (auxinas, giberelinas, citoquininas, etileno, ácido abscísico y otros reguladores). Aspectos ambientales y aplicados de la Fisiología Vegetal. Fotomorfogénesis. Fitocromo y receptores de la luz azul. Funciones fisiológicas y ecofisiológicas de los metabolitos secundarios como reguladores del crecimiento vegetal y en la protección frente a estreses. Fisiologíadel estrés abiótico y biótico,



Sistema de evaluación: Será de forma ponderada, de acuerdo a los diversos apartados metodológicos:

- Valoración de conocimientos teóricos adquiridos (clases magistrales, seminarios), mediante examen teórico (65%)

- Valoración de destrezas adquiridas, mediante examen teórico-práctico de laboratorio (25%)

- Valoración la capacidad crítica, de análisis, en las intervenciones expositivas como en la preparación de seminarios (10%)

La pared celular Composición y estructura de la pared celular vegetal. Funciones de la pared celular

Relaciones hídricas y nutrición mineral Dinámica del movimiento del agua en el sistema suelo-planta. Absorción y transporte del agua en el xilema. Fisiología estomática y transpiración. Absorción y transporte de iones en la planta. Elementos minerales esenciales y sus funciones. Deficiencia y toxicidad. Adaptaciones nutricionales. Transporte en el floema.

Crecimiento y desarrollo de las plantas Conceptos de crecimiento, diferenciación y desarrollo. Control hormonal y ambiental del desarrollo. Efectos fisiológicos y ecofisiológicos de las distintas hormonas vegetales (auxinas, giberelinas, citoquininas, etileno, ácido abscísico y otros reguladores) en los diferentes procesos de desarrollo desde la germinación de la semilla hasta el desarrollo del fruto y la senescencia, así como bajo condiciones de estrés.

Aspectos ambientales y aplicados de la Fisiología Vegetal Fotomorfogénesis. Fitocromo y receptores de la luz azul: modo de acción y funciones. Funciones fisiológicas y ecofisiológicas de los metabolitos secundarios como reguladores del crecimiento vegetal y en la protección frente a estreses. Fisiología vegetal ambiental (estreses bióticos y abióticos) y Fisiología Vegetal aplicada (fertilización, fisiología de cultivos y forestal, revegetación y fitorremediación).



PROGRAMA DE TEORÍA

Bloque I. Introducción



Tema 1. La pared celular: Composición y estructura de la pared. Biogénesis de la pared celular. Funciones de la pared celular: expansión, elongación e interacciones bióticas y abióticas.



Bloque 2. Relaciones Hídricas y Nutrición Mineral



Tema 2. El agua en la planta y en el suelo. La molécula de agua: propiedades físicas y químicas. Potencial hídrico. Componentes del potencial hídrico del suelo. Relaciones hídricas en células y tejidos. Disponibilidad de agua en el suelo.

Tema 3. Absorción y transporte de agua en el xilema. Absorción de agua por las raíces. Ruta apoplástica y ruta simplástica. Estructura del xilema. Mecanismos de transporte del agua: teorías de tensión-cohesión y presión de raíz. Cavitación.

Tema 4. Fisiología estomática y transpiración. Difusión del vapor de agua a la atmósfera. Resistencia a la difusión. Estructura y mecanismos de apertura y cierre estomático. Transpiración. Factores que afectan a la transpiración.

Tema 5. Transporte iónico celular. Estructura y función de las membranas celulares. Potencial electroquímico de membrana. Transporte pasivo y activo. Tipos de transportadores celulares: proteínas transportadoras y canales. Localización y función. Análisis cinético del transporte de iones y moléculas.

Tema 6. Absorción y transporte de iones en la planta. Absorción radical. Movimiento de iones a través de las raíces: ruta apoplástica y ruta simplástica. La endodermis. Banda de Caspary. Carga y transporte de iones por el xilema. Absorción foliar de iones y otras moléculas.

Tema 7. Nutrición mineral: Elementos esenciales. El suelo como fuente de nutrientes. Presencia y disponibilidad de nutrientes. Composición inorgánica de las plantas. Elementos esenciales y criterios de esencialidad. Cultivos hidropónicos. Deficiencia y toxicidad de los elementos. Funciones de los elementos esenciales. Síntomas de deficiencia. Toxicidad de elementos minerales. Otras adaptaciones nutricionales: Interacciones planta-microorganismo y micorrizas.

Tema 8. Transporte en el floema. Estructura y ultraestructura de los componentes floemáticos. Composición de la savia del floema. Carga simplástica y carga apoplástica de fotoasimilados. Mecanismo de transporte de fotoasimilados por el floema. Hipótesis de Munich. Regulación de la transición sumidero-fuente.



Bloque 3. Crecimiento y desarrollo



Tema 9. Crecimiento y desarrollo de la planta. Concepto de crecimiento, diferenciación y desarrollo. Meristemos en el desarrollo de la planta. Morfogénesis de los principales órganos de la planta. Control hormonal y ambiental del crecimiento y desarrollo.

Tema 10. Auxinas. Efectos fisiológicos y ecofisiológicos. Modo de acción. División, crecimiento y diferenciación celular. Enraizamiento, dominancia apical, desarrollo del fruto. Otros efectos fisiológicos: tropismos y abscisión.

Tema 11. Giberelinas. Efectos fisiológicos y ecofisiológicos. Modo de acción. Elongación del tallo y floración. Germinación y desarrollo del fruto. Otros efectos fisiológicos

Tema 12. Citoquininas. Efectos fisiológicos y ecofisiológicos. Modo de acción. Control del ciclo celular, organogénesis y dominancia apical. Otros efectos fisiológicos: movilización de nutrientes, germinación.

Tema 13. Etileno. Estructura y biosíntesis. Efectos fisiológicos y ecofisiológicos. Modo de acción. Maduración de frutos. Senescencia y abscisión. Estimulación de la germinación de semillas y la dormición de yemas. Efectos fisiológicos en condiciones de estrés.

Tema 14. Ácido abscísico y otros reguladores. Efectos fisiológicos y ecofisiológicos. Modo de acción. Inducción del cierre estomático. Defensa frente a los estreses. Dormición y tolerancia a la desecación en semillas. Otros reguladores de crecimiento: poliaminas, ácido jasmónico y brasinoesteroides.



Bloque 4. Aspectos ambientales y aplicados de la Fisiología Vegetal



Tema 15. Fotomorfogénesis. Fotorreceptores en plantas. Fitocromo y receptores de la luz azul. Fitocromo: Propiedes, localización y modo de acción en plantas. Funciones ecosifiológicas: Fotoperiodo, ritmos circadianos, morfogénesis en sombra, e interacción con la vernalización. Receptores de luz azul (Criptocromo, fototropinas y zeaxantina): modo de acción y funciones ecofisiológicas.

Tema 16. Metabolismo secundario: Grupos principales: compuestos fenólicos, isoprenoides, y metabolitos secundarios nitrogenados. Funciones generales de los metabolitos secundarios en el metabolismo intra- e interespecífico (atracción y defensa). Importancia filogenética y ecológica.

Tema 17. Funciones fisiológicas y ecofisiológicas de los metabolitos secundarios. Fenoles como reguladores del crecimiento vegetal, atracción y simbiosis, protección frente a estreses bioticos y abióticos. Isoprenoides: como reguladores del crecimiento vegetal, protección frente a estreses bioticos y abióticos. Isoprenoides. Metabolitos secundarios nitrogenados: su papel fisiológico y protección frente a estreses bioticos y abióticos.



Tema 18. Fisiología vegetal ambiental. Definición de estrés. Fisiología de las plantas frente al estrés. Estreses abióticos y bióticos (estrés hídrico, estrés oxidativo, sequía, salinidad, congelación, temperaturas elevadas, metales pesados y anoxia). Adaptación y aclimatación.

Tema 19. Fisiología Vegetal aplicada. Fertilización. Fisiología de los cultivos y forestal. Manejo de plagas y malas hierbas. Control del desarrollo y sincronización de cultivos. Revegetación y fitorremediación.

La metodología a seguir será una combinación de tres modalidades docentes. Magistral, seminarios y prácticas de laboratorio.



La metodología magistral se utilizará para transmitir conocimientos teóricos a un grupo numeroso de estudiantes. Se presentará una visión panorámica de la materia, para luego profundizar en los aspectos más teóricos de la materia.



A través de seminarios se facilita la interacción fluida entre el docente y un reducido grupo de estudiantes. Se empleará para resolver problemas y exponer temas teóricos sencillos.



A través de las prácticas de laboratorio el estudiante realiza ensayos, experimenta y practica mediciones en grupo pequeño, usando diferentes infraestructuras de un laboratorio.

Sistema de evaluación: Será de forma ponderada, de acuerdo a los diversos apartados metodológicos:

- Valoración de conocimientos teóricos adquiridos (clases magistrales, seminarios), mediante examen teórico (65%)

- Valoración de destrezas adquiridas, mediante examen teórico-práctico de laboratorio (25%)

- Valoración la capacidad crítica, de análisis, en las intervenciones expositivas como en la preparación de seminarios (10%)

Material didáctico con gráficas, tablas, dibujos, esquemas e ilustraciones sobre la materia. Protocolo de prácticas. Este material se elabora por el profesor y se pone a disposición del alumno.

Basic bibliography

Azcón-Bieto J & Talon M. 2008. Fundamentos de Fisiología Vegetal. Interamericana. MacGraw-Hill & UBe.

Taiz L & Zeiger E. 2002. Plant Physiology. Sinauer Associates, Inc., Publishers.

Hopkins WG & Hüner, NPA. 2004. Introduction to Plant Physiology. John Wiley & Sons, Inc.

Barceló J, Nicolás G, Sabater B & Sánchez Tamés R. 2001. Fisiología Vegetal. Pirámide.

Mohr H & Schopfer P. 1995. Plant Physiology. Springer-Verlag.

Taiz L. & Zeiger E. 2006. Fisiología Vegetal. Vol I y II. Universitat Jaume

In-depth bibliography

Salisbury F & Ross CW. 2000. Fisiología de las Plantas Vol. I, II y III. Paraninfo, Thomson Learning. . Sinha RK 2004. Modern Plant Physiology. Narosa Publishing House. Gil Martinez F. 1995. Elementos de Fisiología Vegetal. Ed. Mundi-Prensa. Guardiola Jl & García A. 1990. Fisiología Vegetal I: Nutrición y Transporte. Ed. Síntesis.

Journals

Annual Review of Plant Biology Plant Cell Current Opinion in Plant Biology Trends in Plant Science Plant Physiology New Phytologist Plant Cell and Environment Critical Reviews in Plant Sciences Journal of Experimental Botany Journal of Plant Physiology Physiologia Plantarum Plant and Soil Environmental and Experimental Botany Plant Science Planta