FISIOLOGIA VEGETAL

La Fisiología Vegetal ha tenido un gran desarrollo en la última década. El aumento de la demanda de alimentos, y en general de biomasa, así como las preocupaciones por el deterioro ambiental, son estímulos para el estudio de las funciones de las plantas. En los últimos años, este estudio se ha visto facilitado por un avance espectacular en las técnicas de investigación, de tal manera que muchas funciones de las plantas se pueden explicar hoy día con un detalle físico molecular que era inconcebible en la primera edición de esta obra en 1980.
La fisiología vegetal es el estudio del funcionamiento de los órganos y tejidos vegetales de las plantas. El campo de trabajo de esta disciplina, estrechamente relacionada con la bioquímica y la biología molecular. La Fisiología Vegetal no es una disciplina independiente de las demás disciplinas de la Biología. La interacción entre todas las disciplinas es muy importante de recordar. Algunos contenidos de las asignaturas previas a la Fisiología Vegetal serán clave para comprender algunos aspectos de la misma. Las ciencias que apoyan a la Fisiología vegetal son: La citología: Esta ciencia es la encargada del estudio de la estructura y organización, función y metabolismo de la célula. Histología: se encarga del estudio de la estructura y la disposición de los tejidos en los órganos de las plantas. Taxonomía: Estudia la descripción y clasificación de los vegetales, describe inclusive nuevas especies vegetales. Morfología: Es la que estudia las formas, estructuras y las relaciones entre las diversas partes de la planta. Ecología: Estudia las relaciones de los vegetales con el medio ambiente, es necesario conocer sus formas y las maneras fisiológicas mediante las cuales se adaptan a su medio. Genética: se encarga de estudiar los genes y la transmisión de los caracteres hereditarios, interrelacionando el comportamiento de las plantas con los factores bióticos y abióticos y sus relaciones con los demás seres vivos. Biotecnología: mejoramiento genético de plantas. Bioquímica: extracción de compuestos vegetales secundarios. Zoología: relaciones entre plantas y animales. La Fisiología Vegetal que, cada vez más, puede explicar las funciones de las plantas, y su significado adaptativo-evolutivo, sobre unas bases físicas y químicas sólidas y concretas.

CUESTIONARIO DE FISIOLOGÍA

¿Cuáles son las partes de las que se componen las plantas?
Las partes que componen la planta son raíz, tallo, hoja, flor y fruto.
¿Todas las plantas son iguales en forma y funcionamiento?
Todas las plantas no son iguales en se forma y funcionan de distintas maneras
¿Cómo crecen las plantas?
Las plantas crecen por medio de sus partes que son la raíz que es el órgano que se encuentra debajo de la tierra. Su función es sujetar la planta y absorber las sales minerales y el agua del suelo. El tallo, a partir de este se desarrollan las ramas en donde nacerán las hojas, las flores y los frutos. Por el interior del tallo circula la savia, constituida por la mezcla de agua y minerales que la planta absorbe del suelo. La hoja es la parte de la planta que está encargada de realizar la fotosíntesis, así como la respiración y la transpiración vegetal. Las flores, a partir de ellas, se producen los frutos y las semillas. Las semillas germinan y originan una nueva planta las cuales crecen en dirección al sol porque necesitan de la luz solar para procesar los nutrientes y poder vivir y así crecer y reproducirse, y que siempre están pegadas al suelo porque ahí se encuentran sus raíces que utilizan para captar esos nutrientes, y que para captar esos nutrientes necesitan del agua.
¿Cuáles son los procesos fisiológicos que hacen madurar un fruto?
El proceso de maduración, es la secuencia de cambios físico-químicos, que ocurren en el fruto y que determinan, que éste, llegue a tener un color, sabor y una determinada textura, que lo hacen apto para su consumo.
El proceso de maduración, es consecuencia de la actividad bioquímica del fruto, actividad motivada, por los procesos fisiológicos del propio fruto, como la transpiración y la respiración
¿Se puede manipular el crecimiento de las plantas?
Si se puede manipular el crecimiento de las plantas por medio de la ingeniería genética utilizando el ADN de las plantas.
¿La FV se puede aplicar al estudio de los animales y del hombre?
La fisiología vegetal si se puede aplicar en los animales y el hombre ya que esta se encarga del estudio de las funciones de los seres vivos y busca, además, el conocimiento de los mecanismos que los rigen.

GLOSARIO DE BIOTECNOLOGÍA

ADN: El ácido desoxirribonucleico, frecuentemente abreviado como ADN (y también DNA, del inglés DeoxyriboNucleic Acid), es un tipo de ácido nucleíco, una macromolécula que forma parte de todas las células. Contiene la información genética usada en el desarrollo y el funcionamiento de los organismos vivos conocidos y de algunos virus, siendo el responsable de su transmisión hereditaria.
AGRICULTURA DE BAJO LABOREO: El bajo laboreo hace referencia a una práctica agrícola de plantación, en la que se usa una sembradora, y gracias a la cual se consigue que el impacto sobre la tierra sea mínimo. Por lo tanto se preserva la estructura de la capa superior de tierra que determina su capacidad para absorber agua y la facilidad con la que las nuevas plantas echan raíces.
ANTIBIÓTICOS: Es una sustancia química producida por un ser vivo o derivada sintética de ella que a bajas concentraciones mata —por su acción bactericida— o impide el crecimiento —por su acción bacteriostática— de ciertas clases de microorganismos sensibles, y que por su efecto, se utiliza en medicina humana, animal u horticultura para tratar una infección provocada por dichos gérmenes.
BACTERIAS: Son microorganismos unicelulares que presentan un tamaño de algunos micrómetros de largo (entre 0,5 y 5 μm, por lo general) y diversas formas incluyendo esferas, barras y hélices. Las bacterias son procariotas y, por lo tanto, a diferencia de las células eucariotas (de animales, plantas, etc.), no tienen núcleo ni orgánulos internos. Generalmente poseen una pared celular compuesta de peptidoglicano. Muchas bacterias disponen de flagelos o de otros sistemas de desplazamiento y son móviles. Del estudio de las bacterias se encarga la bacteriología, una rama de la microbiología. Las bacterias son los organismos más abundantes del planeta.
BIODIVERSIDAD: También llamada diversidad biológica, es el término por el que se hace referencia a la amplia variedad de seres vivos sobre la Tierra y los patrones naturales que la conforman, resultado de miles de millones de años de Evolución según procesos naturales y también, de la influencia creciente de las actividades del ser humano. La biodiversidad comprende igualmente la variedad de ecosistemas y las diferencias genéticas dentro de cada especie que permiten la combinación de múltiples formas de vida, y cuyas mutuas interacciones y con el resto del entorno, fundamentan el sustento de la vida sobre el planeta.
BIOQUÍMICA: Es la ciencia que estudia los componentes químicos de los seres vivos, especialmente las proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos, además de otras pequeñas moléculas presentes en las células. La bioquímica se basa en el concepto de que todo ser vivo contiene carbono y en general las moléculas biológicas están compuestas principalmente de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Es la ciencia que estudia la mismísima base de la vida: las moléculas que componen las células y los tejidos, que catalizan las reacciones químicas de la digestión, la fotosíntesis y la inmunidad, entre otras.
BIOTECNOLOGÍA: Es un área de la Agricultura, que se ha venido usando hace miles de años, tratando de mejorar los procesos tradicionales a través de la implementación de la tecnología moderna, desarrollando cambios en los alimentos y otros productos a través de la Ingeniería Genética, obteniendo resistencia a plagas y enfermedades mejorando la producción y productividad de los cultivos.
Bt: Resistente a insectos.
AGAR: Es una sustancia gelatinosa derivada de algas marinas.
UNA CÁMARA DE FLUJO LAMINAR: Es un receptáculo en forma generalmente prismática con una única cara libre (la frontal) que da acceso al interior, donde se localiza la superficie de trabajo. La esterilidad de la zona de trabajo se consigue porque se hace circular a través del interior de la cámara una corriente de aire que previamente ha sido microfiltrada para eliminar toda partícula extraña. Para evitar que el aire del exterior pueda entrar en la cámara de flujo sin pasar previamente por los filtros se procura que la presión interior sea ligeramente superior a la presión exterior, con lo cual el aire siempre circula de dentro hacia fuera y nunca al revés.
TUBO DE ENSAYO O TUBO DE PRUEBA: Es parte del material de vidrio de un laboratorio de química. Consiste en un pequeño tubo de vidrio con una punta abierta (que puede poseer una tapa) y la otra cerrada y redondeada, que se utiliza en los laboratorios para contener pequeñas muestras líquidas.
CAJA PÉTRI: En bacteriología, cápsula formada por dos discos de cristal que pueden adaptarse entre sí. En el disco que forma el fondo de la caja se deposita caldo gelosado y el conjunto puede ser fácilmente esterilizado, sembrado y colocado en la estufa. La caja de Pétri, se utiliza generalmente para la separación de los microbios cuyas colonias se desarrollan aisladamente y pueden ser estudiadas con facilidad.
ECOSISTEMA: Es un sistema natural que está formado por un conjunto de organismos vivos, inertes y el medio físico en donde se relacionan y desarrollan. Un ecosistema es una unidad compuesta de organismos interdependientes que comparten el mismo hábitat. Los ecosistemas suelen formar una serie de cadenas y redes que muestran la interdependencia de los organismos dentro del sistema.
ENZIMAS: Son moléculas de proteínas que tienen la capacidad de facilitar y acelerar las reacciones químicas que tienen lugar en los tejidos vivos, disminuyendo el nivel de la "energía de activación" propia de la reacción. Se entiende por "energía de activación" al valor de la energía que es necesario aplicar (en forma de calor, electricidad o radiación) para que dos moléculas determinadas colisionen y se produzca una reacción química entre ellas. Generalmente, las enzimas se nombran añadiendo la terminación "asa" a la raíz del nombre de la sustancia sobre la que actúan.
ESPECIE: Se denomina especie a cada uno de los grupos en que se dividen los géneros, es decir, la limitación de lo genérico en un ámbito morfológicamente concreto. En biología, una especie es la unidad básica de la clasificación biológica.
FISIOLOGÍA: Es una de las ciencias mas antiguas del mundo (del griego physis, naturaleza, y logos, conocimiento, estudio) es la ciencia que estudia las funciones de los seres multicelulares (vivos).
GEN: es un segmento corto de ADN, que le dice al cuerpo cómo producir una proteína específica. Hay aproximadamente 30.000 genes en cada célula del cuerpo humano y la combinación de todos los genes constituye el material hereditario para el cuerpo humano y sus funciones.
GENÉTICAMENTE COMPATIBLES: Dícese de individuos, variedades o especies entre los cuales la reproducción es posible ya que tienen o comparten los mismos genes.
GENOMA: Es la totalidad de la información genética que posee un organismo en particular. Por lo general, al hablar de genoma en los seres eucarióticos nos referimos sólo al ADN contenido en el núcleo, organizado en cromosomas.
HERBICIDA: Es un producto fitosanitario utilizado para matar plantas indeseadas. Los herbicidas selectivos matan ciertos objetivos, mientras preservan la cosecha relativamente indemne. Algunos actúan interfiriendo con el crecimiento de las malas hierbas y se basan frecuentemente en las hormonas de las plantas. Los herbicidas utilizados para limpiar grandes terrenos no son selectivos y matan toda planta con la que entran en contacto.
HERENCIA: Es el conjunto de caracteres fenotípicos y del genoma que transmite un individuo a la descendencia.
HÍBRIDO: Es el organismo vivo animal o vegetal procedente del cruce de dos organismos de razas, especies o subespecies distintas, o de alguna, o más, cualidades diferentes.
HORMONAS: Son sustancias segregadas por células especializadas, localizadas en glándulas de secreción interna o glándulas endócrinas (carentes de conductos), o también por células epiteliales e intersticiales con el fin de afectar la función de otras células. También hay algunas hormonas que actúan sobre la misma célula que las sintetizas (autocrinas).
CÉLULA: Es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. De hecho, la célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo. De este modo, puede clasificarse a los organismos vivos según el número que posean: si sólo tienen una, se les denomina unicelulares (como pueden ser los protozoos o las bacterias, organismos microscópicos); si poseen más, se les llama pluricelulares.
CLON: Es un ser vivo derivado de un individuo y reproducido solo por medios asexuales, tienen las mismas características e información genética del ser vivo donante del material de reproducción.
CROMOSOMA: Se le denomina cromosoma a cada uno de los pequeños cuerpos en forma de bastoncillos en que se organiza la cromatina del núcleo celular durante las divisiones celulares (mitosis y meiosis)
CRUZAMIENTO GENÉTICO: Reproducción sexual de dos individuos diferentes, que resulta en una prole que se queda con parte del material genético de cada progenitor.
Los organismos parientes deben ser genéticamente compatibles y pueden ser de variedades diferentes o de especies muy cercanas.
CULTIVO GENÉTICO: Son cultivos manipulados por el hombre, que les han modificado los genes para adquirir resistencia a plagas, enfermedades, entre otros.
DIVERSIDAD GENÉTICA: Variedad en los diferentes tipos de genes en una especie o población. La diversidad genética es en realidad una forma de biodiversidad.

Taller de Introducción a la Biotecnología Agrícola "El cuaderno"

ACTIVIDADES
Actividad 1. Repaso
El objetivo de esta actividad es que los alumnos lean, interpreten y puedan reconocer en el texto las diferentes aplicaciones que tiene la biotecnología moderna.
La consigna es señalar en el texto y realizar una lista de los objetivos que se plantea la biotecnología agrícola moderna, según este texto.

1) Aumentar la producción de alimentos para abastecer el crecimiento poblacional y compensar el descenso de productividad y la reducción de tierra cultivable
2) Contribuir a una agricultura sustentable
3) Aumentar la eficiencia del mejoramiento en complemento con métodos convencionales.
4) Aumentar la calidad nutricional y compensar dietas mal balanceadas.
5) Disminuir los costos de producción y aumentar el valor agregado
6) Disminuir la degradación del medio ambiente
7) Sanear problemas ambientales (biorremediación)


Actividad 2.
Investigación: cultivos transgénicos en Colombia.
Esta Actividad propone un trabajo de investigación acerca de los cultivos OGM aprobados en Colombia.

 Maíz, resistente a herbicidas (Glifosato y glufosinato de amonio)
 Maíz, resistente a plagas (barrenador europeo del tallo y lepidópteros)
 Maíz, resistente a plagas y tolerante a herbicidas (para consumo humano)
 Soja, tolerante a herbicidas (para consumo humano)
 Algodón, tolerante a herbicidas (para consumo humano)
 Algodón, resistente a insectos
 Tomate, resistente a plagas
 Banano, resistente a la Sogatoka Negra
 Arveja, resistente a insectos
 Maracuyá, (resistente a virus)
 Claveles y Rosas azules, (cultivos)
 Trigo, (para consumo humano)
 Remolacha azucarera, (para consumo humano)
 Arroz, Resistencia a la enfermedad hoja blanca del arroz (para consumo humano)
 Yuca, Resistencia al barrenador del tallo (Chilomima clarkei). (investigación)
 Caña, Resistencia al virus del síndrome de la hoja amarilla. (investigación)
 Pasto, (investigación)
 Café, Resistencia a la broca del cafeto (investigación)
 Papa capira, resistente al ataque de las polillas
 Papa criolla, que expresan el gen de la Cápside del Virus del enrollamiento de la hoja (PLRV). (investigación)
 Crisantemos, resistente a hongos (investigación)

Investigar:

1) ¿En qué zonas de la Colombia se cultiva soja, maíz y algodón?

• Algodón: Córdoba, Cesar y Huila
• Maíz: Sucre, Cesar, Santander, Cundinamarca, Meta, Huila, Valle, Antioquia Y córdoba
• Soya: Los Llanos Orientales

2) Investigar ¿cuál es la situación actual de estos cultivos en Colombia y en el mundo?

Los transgénicos en Colombia actualmente atraviesan por una profunda crisis en la agricultura, que ha hecho inviable en gran parte la producción nacional. Es así como el país para el año 2006 importó más de ocho millones de toneladas de alimentos, de estas, dos millones de toneladas son maíz, que corresponde a más del 70% del consumo nacional y el 85% de la soya. Para el caso del maíz y la soya, desde hace más de diez años Colombia está importando soya y maíz transgénico sin ningún control (segregación o etiquetado), especialmente desde Estados Unidos y Argentina. En el año 2003 en Colombia se aprobó la liberación comercial del algodón Bollgard (Bt) de Monsanto (resistente a plagas de Lepidópteros), el cual se basó en un procedimiento de la evaluación de riesgos insuficiente y manipulado por Monsanto. Adicionalmente el procedimiento administrativo dentro del Consejo Técnico Nacional de Bioseguridad, CTN, fue irregular. Es por esta situación que, algunas organizaciones de la sociedad civil entablaron dos demandas judiciales (Acciones Populares) en contra del Ministerio de Agricultura, del ICA, del Ministerio de Ambiente y de Monsanto. Consejo de Estado, en febrero de 2005 fallo en segunda instancia la Acción Popular en contra del Ministerio de Ambiente y Monsanto. Este fallo determinó La exigencia de licencia ambiental, para todos los transgénicos que se introduzcan al país, cultiven o comercialicen, a partir de la vigencia de la Ley 740 de 2002 (Protocolo de Cartagena sobre Bioseguridad, El gobierno nacional desconoció este fallo del Consejo de Estado, es así como el gobierno expidió el Decreto 4525/2005, que reglamenta el Protocolo de Cartagena en Bioseguridad. Este decreto es un retroceso jurídico en esta materia y en realidad es una herramienta para introducir cultivos y alimentos transgénicos. ¿Qué impactos tiene introducir el cultivo de maíz transgénico al país? El ecosistema perdería su equilibrio y las especies entrarían en competencia. Las empresas Monsanto y Dupont, presentaron ante el CTN solicitudes para la liberación comercial de maíz Bt (Yieldgard), maíz Ronudup Ready (de Monsanto) y maíz Herculex I Bt y tolerante al herbicida glufosinato de amonio (de Dupont) y maíz Bt11 (de Syngenta). El ICA ha autorizado a estas empresas realizar ensayos de campo desde 2003 en las regiones más productoras de maíz del país.

Ahora la seguridad alimentaria de Colombia depende de alimentos básicos importados, siendo Estados Unidos, Canadá y Argentina, países que son los principales proveedores de alimentos y materias primas industriales como maíz, soya, trigo y algodón, entre otros. Esta apertura a las importaciones ha tenido un fuerte impacto en la economía nacional, ya que ha producido un gran desabastecimiento de alimentos junto con la pérdida de los sistemas de producción nacional, especialmente de los pequeños agricultores.

Lo que es muy preocupante e inaceptable, es que se tome una decisión, sin conocerse los resultados de los estudios que demuestren la seguridad y conveniencia de estas tecnologías para el país. Esta decisión precipitada y unilateral del gobierno se tomó sin haber realizado estudios completos de bioseguridad. Además se hace pasando por encima de las numerosas voces de rechazo a estas tecnologías, especialmente por la mayoría de agricultores que defienden la soberanía alimentaria, y tampoco se han tenido en cuenta los diferentes conceptos técnicos que cuestionan estos cultivos en el país.
Es falso el argumento que los transgénicos son una solución para el hambre en el mundo; puesto que el hambre no es un problema de necesidad de nuevas semillas; por el contrario es un problema de distribución de la riqueza y de acceso a los alimentos y a los medios productivos. Los transgénicos, ni producen más, ni otorgan a los pueblos seguridad alimentaria, sino que ponen la producción de alimentos en manos de cada vez menos empresas. La solución al hambre y la desnutrición pasa por el desarrollo de tecnologías sostenibles y justas y por el empleo de técnicas como la agroecología.

Actividad 3
Todos los años se gastan millones de dólares en el mundo en la búsqueda de agroquímicos nuevos o más potentes para combatir el daño provocado por insectos, enfermedades y la deficiencia de nutrientes en los cultivos. Cabe imaginar las ventajas de obtener plantas que puedan protegerse por sí solas de los ataques de insectos, o de infecciones de bacterias y virus. La biotecnología moderna ya está ayudando a hacer realidad estas posibilidades. Puede reducir o aún reemplazar el uso de agroquímicos en gran escala con el consiguiente beneficio ambiental.
En comparación con el mejoramiento tradicional, la ingeniería genética es:
Completar:

• Menos nociva para el medio ambiente porque: Permite un menor uso de insecticidas y herbicidas químicos facilitando la labranza reducida, lo que lleva a una menor degradación del suelo.

• Más específica porque: Los científicos pueden elegir con mayor precisión la característica específica que desean introducir.

• Más rápida porque: fijar el rasgo sólo lleva una generación en comparación con las muchas generaciones que con frecuencia se necesitan para el mejoramiento tradicional, donde se libra mucho al azar.

• Más flexible porque: Permite transferir rasgos que no existirían en las plantas desde otras especies inclusive muy lejanas en parentesco.