Presentación del grupo 5402 - 2009-1.

BIOLOGÍA DE LA REPRODUCCIÓN, PROPAGACIÓN Y FISIOLOGÍA DE ANGIOSPERMAS QUE CRECEN EN AMBIENTES CONTRASTANTESRESPONSABLE: Dra. G. Judith Márquez Guzmán.Prof.de Carrera Titular C. Dra. Margarita Collazo Ortega. Dra. Sonia Vázquez Santana.Dra. Ana Laura López Escamilla. M. en C. Karina Jiménez Durán. Biol. Laura Patricia Olguín Santos

HORARIO NIVEL I (09-1): lunes, martes y viernes de 9-11. Taller de Biología de Plantas I y II.ANTECEDENTESEl Ciclo de vida de las Angiospermas se caracteriza por tener dos fases alternantes: la esporofítica y la gametofítica. La primera de ellas se establece desde el momento en el que dos células sexuales (gametos)se fusionan para formar una célula diploide llamada cigoto y termina con la formación de las células madres de las esporas, microsporas y megasporas, en el interior de la antera y óvulo respectivamente (Judd et al., 2002)La fase gametofítica da comienzo cuando esas células madres entran a una división meiótica para originar a las microsporas y megasporas haploides (Southworth y Cresti, 1998). Estas células, por posteriores divisiones mitóticas y expresando selectivamente y a diferentes tiempos genes distintos, formarán dos diferentes plantas, sumamente reducidas en cuanto a número de células y tamaño se refiere, que son los gametofitos masculino y femenino, que contienen en su interior los gametos femeninos y masculinos que yacen en el saco embrionario y en el grano de polen respectivamente (Wolpert et al., 1998). El ciclo se cierra y vuelve a comenzar cuando los gametoshaploides se unen yforman un cigoto diploide (Willemse y WittIch, 1998).En lo anteriormente descrito tanto los granos de polen desarrollados en el interior de las anteras como los sacos embrionario desarrollados en los óvulos que se encuentran en el interior de los carpelosjuegan un papel fundamentalen la reproducción (Bhojwani y Bhatnagar, 1982; Raghavan, 2000). Los granos de polen se desarrollan dentro de las anteras. En las plantas con flores, la microspora haploide sufre solamente dos divisiones mitóticas para producir los gametos masculinos. Cuando el polen es liberado de las anteras puede contener dos células haploides (vegetativa y generatriz) o tres células haploides (vegetativa y dos células espermáticas). Cuando los granos de polen son liberados, generalmente lo hacen con niveles muy bajos de humedad (menos del 15%). Los granos de polen sobreviven por distintos períodos como unidades funcionales independientes y su dispersión facilita el flujo de genes (Pacini et al., 1985).Los granos de polen son transportadosabiótica o bióticamente a los pistilos de las flores (Pacini, 2000). La coevolución de las plantas con los polinizadores es considerada como la causa primaria de la radiación tanto de las angiospermas como de los insectos (Gorelick, 2001). La interacción flor-polinizador implica recompensas para el polinizador las cuales pueden ser néctar, aceites o el mismo polen. En las plantas con flores, el polen es depositado en el estigma, donde germinan produciendo tubos polínicos que se desplazan en el interior del estilo de la flor, hasta alcanzar al ovario y posteriormente a los óvulos en los cuales se lleva a cabo la doble fecundación con la formación del endospermo, autopomorfía de las angiospermas. La fase desde la polinización hasta la llegada de los tubos polínicos al saco embrionario es conocida como fase de interacción polen-pistilo. En esta interacción, elpistilo facilita la adhererncia, hidratación y germinación del polen compatible para que el tubo polínico que lleva a los gametos masculinos alcance al óvulo. Mientras que el polen incompatible es rechazado en alguna parte del carpelo, dependiendo si se trata de una autoincompatibilidad esporofítica o gametofítica (Raghavan, 1999). En síntesis, la biología del polen involucra un entendimiento de los procesos estructurales y funcionales asociados con el gametofito masculino (Shivanna, 2003).Elóvulo, que es el megasporangio rodeado de sus estructuras protectoras, produce en su interior al megagametofito o saco embrionario. La microspora funcional haploide tiene divisiones mitóticas para formar, generalmente, siete células, siendo la central la única binucleada. El gameto femenino u ovocélula ocupa la porción micropilar acompañado de dos sinérgidas y en el extremo opuesto se encuentran tres antípodas generalmente efímeras (Passer y Robinson-Beers, 1993). En el momento de la fecundación entran al saco embrionario dos células espermáticas. El núcleo de una de ellas se unirá con los núcleos de la célula central, dando como resultado un núcleo 3n, y otro núcleo espermático se unirá con el núcleo de la ovocélula para formar el cigoto diploide. La célula central fecundada originará al endospermo. Posterior a la fecundación el cigoto se desarrolla en el embrión o esporofito joven y el endospermo se desarrolla en un tejido de reserva. Los tegumentos sufren modificaciones que generalmente los convierten en estructuras protectoras, tranformándose en la cubierta seminal. La anterior descripción corresponde a una semilla (Bhojwani y Soh, 2001).Mientras la semillase está desarrollando, el carpelo que la rodea va sufriendo cambios para transformarse en el fruto. El desarrollo del fruto se inicia desde la polinización y fecundación mediante la acción coordinada de factores ambientales, hormonales y genéticos (Varoquaux et al., 2000). La semilla se dispersa como tal o con partes adheridas de la flor o del fruto. Esta dispersión la realizan animales o por medio de factores físicos como el viento o el agua. La dispersión de una semilla, su germinación y el establecimiento de la plántula, son procesos críticos para la continuidad de la especie y en estos procesos están involucrados factores exógenos y endógenos.La anterior descripción corresponde a un proceso sexual de la formación de semillas, sin embargo, existe la formación de semillas por procesos apomícticos, es decir sin que exista meiosis ni singamia. La apomixis se usó en el pasado para cualquier forma de reproducción asexual, incluyendo la propagación vegetativa. La definición original hoy en día ha venido a ser mucho más restrictiva y ahora se aplica a los procesos de reproducción asexual que ocurren en el óvulo de las angiospermas. Este proceso ha sido observado en 300 especies de plantas que corresponden a 35 familias. Hay tres distintos procesos apomícticos: Aposporia, Diplosporia y Embrionía Adventicia (Koltunow, 1993). Otra forma de reproducción asexual es la propagación de plantas mediante el cultivo de tejidos in vitro (George, 1993; Hartman et al., 1997). Esta área biotecnológica se basa en la totipotencialidad celular y se define como el cultivo de semillas, embriones, órganos, explantes, tejidos, células y protoplastos en un medio nutritivo en condiciones estériles bajo condiciones ambientales controladas. El cultivo de tejidos ha proporcionado excelentes resultados y es de una enorme importancia en la horticultura, silvicultura y agricultura (Pierik, 1990; Bajaj, 1997). Dentro del Cultivo de Tejidos in vitro otro método que ha dado excelentes resultados en la conservación de especies en peligro de extinción o que presenten problemas en la germinación de las semillas o con el establecimiento de las plántulas, es la micropropagación (Malda et al., 1999; Razdan, 2003).El hermafroditismo (la presencia de androceo y gineceo en una misma flor) en las angiospermas se calcula que se presenta en aproximadamente un 90-95 % de sus especies, el resto de las especies presentan sistemas de reproducción que tienden a separar los sexos en distintas flores, ya sea sobre la misma planta (especies monoicas) o en diferentes plantas (especies dioicas). Asimismo se presentan en ese 5-10 % de especies restante otros dos grupos de sistemas reproductores, los cuales mezclan flores bisexuales con flores masculinas y/o femeninas. Cuando lo hacen en una misma planta se les conoce como especies andromonoicas, ginomonoicas o trimonoicas. Mientras que las especies que separan sus flores bisexuales, masculinas y femeninas en diferentes plantas se conocen como especies androdioicas, ginodioicas y trioicas, las cuales están obligadas a la reproducción cruzada (Bawa y Beach, 1981; Dellaporta y Calderón-Urrea, 1993; Barret,2002).El desarrollo de las flores unisexuales en los distintos sistemas reproductores puede darse de dos maneras. La primera de ellas implica que en el botón floral se forme estrictamente sólo un verticilo sexual (gineceo o androceo). El otro tipo de desarrollo incluye aquellas especies cuyas flores inician siendo bisexuales, pero que por aborción del gineceo o androceo al final del desarrollo son funcionalmente unisexuales (Ainsworth, 2000; Mitchell y Diggle, 2005).Las plántulas obtenidas por reproducción sexual o por micropropagación constituyenel comienzo de un nuevo ciclo de vida que, en el primer caso, se inicia con la germinación de la semilla y en el segundo con la obtención de embriones somáticos o brotes regenerados. Cómo se ha mencionado, el establecimiento de las plántulas, es un proceso crítico para la continuidad de la especie. En cualquier caso se inician procesos de crecimiento y diferenciación(desarrollo) de los tejidos que conforman a los individuos, y que tendrán variaciones de acuerdo al ambiente en que habitan (Taiz y Zeiger, 2006). Para sostener el desarrollo de cualquier planta se requiere que dispongan de agua, la cual establece una serie de relaciones hídricas internas para su control y una nutrición adecuada, ya sea orgánica (fotosíntesis) o mineral. Todos los procesos fisiológicos se encuentran regulados por factores internos y externos que adecuan la respuesta de las plantas ante las variaciones ambientales que, en la mayoría de los casos, resultan en una forma de estrés de diferente magnitud para las plantas (Lambers et al., 1998). Por tanto, el estudio de la fisiología de las plantas involucra conocer las variaciones morfológicas, anatómicas y fisiológicas propias de cada tipo de plantas, y particularmente en aquéllas que viven en ambientes contrastantes como en regiones áridas o en cuerpos de agua, por lo que las investigaciones son de naturaleza ecofisiológica y anatomíco- fisiológica. Ello aporta información para ayudar a la conservación de plantas, y especialmente de aquéllas que se encuentran en cualquier tipo de peligro para su supervivencia.

JUSTIFICACIONLa reproducción de una especie, es un evento de primordial importancia para su conservación. En ella, están involucrados múltiples procesos que coinciden todos ellos en la formación y establecimiento de un nuevo organismo. Las estructuras reproductoras juegan un papel fundamental. Entender como se desarrollan, como funcionan y como se comportan bajo diferentes condiciones esel propósito de este taller.

OBJETIVO GENERAL:Conocer como se desarrollan las estructuras que intervienen en la reproducción sexual y asexual de especies de plantas que viven en ambientes contrastantes (especies acuáticas y desérticas) y cual es su fisiología, bajo distintas condiciones naturales y experimentales.

OBJETIVOS PARTICULARES (Generales para los 4 niveles del taller)-Estudiar el desarrollo de botones florales, flores en antesis, semillas y frutos en distintas etapas del desarrollo.- Estudiar los eventos de la fecundación relacionados con la interacción polen-pistilo. - Estudiar el desarrollo de las semillas y relacionar sus diferentes estructuras con los procesos de germinación, dispersión y establecimiento de la plántula.- Estudiar la propagación y el comportamiento in vitro de distintas estructuras, conocer sus requerimientos y su funcionamiento bajo diferentes condiciones experimentales.- Estudiar la fisiología de plantas obtenidas por reproducción sexual y por micropropagación.

PLAN DE TRABAJO DETALLADO POR NIVELES

TALLER NIVEL I

PLANTEAMIENTO:El curso se desarrollará de la siguiente manera:1. Encuadre del curso, mencionando la temática en general del mismo. En el encuadre del curso se explican los temas a tratar, como será la mecánica del curso, los horarios del mismo, y la forma de evaluar a los estudiantes. Se responden las dudas de los estudiantes y se escuchan sugerencias.2. Ejercicios de búsqueda bibliográfica en las bibliotecas, por medios electrónicos, etc. Conferencias a cargo de Licenciados en Biblioteconomía sobre aspectos importantes que el alumno debe de conocer en la búsqueda bibliográfica.3. Visita a diferentes bibliotecas de la Facultad de Ciencias y de diferentes Institutos dentro del campus universitario4. Ejercicios prácticos de citas bibliográficas de libros, artículos, capítulos de libro, etc. 5. Tareas que entregarán los alumnos de búsqueda y citas bibliográficas.6. Ejercicios para los alumnos sobre el planteamiento correcto de problemas científicos.7. Entrega y corrección de escritos realizados por los alumnos.8. Presentación oral y ante grupo por parte de los alumnos y corrección por parte de los maestrosde la coherencia de las ideas, claridad en la exposición, orden, presentación y vocabulario utilizado por el ponente.

OBJETIVOS:1. Que el alumno posea una visión general de la temática del curso. 2. Que el alumno aprenda a obtenerla bibliografía científica de cualquier fuente disponible y aprenda a citarla correctamente.3. Que el alumno sea capaz de reconocer un problema científico y plantearlo adecuadamente.4. Que el alumno, al finalizar el nivel I, sea capaz de realizar y exponer una presentación en donde incluya: Título, Antecedentes y Planteamiento del problema con la (s)hipótesis correspondiente (s).5. Que el alumno sea capaz de entregar un escrito, bajo el formato de una presentación científica, incluyendo: Título, Antecedentes, Planteamiento del Problema, Justificación, Hipótesis y Bibliografía.

CRITERIOS DE EVALUACION.

a) Aprobar con un mínimo de 7 los temas que constituyen la visión general del curso: Reproducción en Angiospermas, Evolución de los sistemas reproductivos en plantas, Fisiología de la Reproducción y Micropropagación.

b) Obtener una calificación aprobatoria en las tareas que forman parte del curso.

c) Obtener una calificación aprobatoria en la presentación de los seminarios intermedio y final.d) El promedio de las tres calificaciones más una evaluación de los profesores, dará la calificación final del estudiante.

TALLER NIVEL II

PLANTEAMIENTO DEL CURSO1. Al Inicio del curso, habrá seis presentaciones ante el grupo, una por cada uno de los profesores del curso, indicando las líneas de investigación que desarrollan. Las presentaciones incluyen: Antecedentes, planteamiento del problema, resultados parciales y proyectos que se desprenden de cada investigación.2. Al finalizar las presentaciones de los maestros, los alumnos platicarán con algunos de los profesores del curso, indicando cual de los temas propuestos es de su interés para desarrollarlo experimentalmente dentro del taller. De acuerdo al tema escogido por el alumno se le designará, del conjunto de profesores del taller, un Profesor-Consejero. 3. El Profesor Consejero tendrá las siguientes obligaciones:a) Escoger el tema, junto con el estudiante, sobre el cual versará la investigación que el alumno desarrollará en el taller.b) Comprometerse, junto con el alumno, a desarrollar el tema y finalizarlo en los siguientes tres semestres.c) Aprobar la selección de artículos que haya hecho el estudiante para presentarlos ante el grupo.d) Revisartodos los escritos que el estudiante entregue a lo largo del taller.e) Asesorar las presentaciones orales que realice el alumno dentro del taller4. El alumno escogerá, junto con el Profesor-Consejero, 5 artículos relacionados con el tema de investigación seleccionado, para presentarlosoralmente y discutirlos ante el grupo, durante el semestre.5. Los alumnos tendrán una presentación oral intermedia y una presentación final del tema que hayan escogido para desarrollarlo durante los niveles restantes del taller.6. Los alumnos entregarán un escrito a mitad de semestre y uno al final del tema de investigación que hayan elegido para desarrollarlo durante lossiguientes semestres del taller.

OBJETIVOS:1. Que el alumno profundice el algún aspecto de los presentados en las clases teóricas impartidas en el nivel I, mediante la presentación quincenal, frente a grupo, de un artículo de investigación buscado bibliográficamente.2. Que el alumno aprenda a discutir los artículos de investigación presentados leyendo previamente los artículos y argumentando científicamente los resultados.3. Que el alumno sea capaz de exponer coherentemente y con conocimientos los artículos de investigación.4. Que el alumno sea capaz de escribir y exponer un trabajo de su autoría que contenga: Título, Antecedentes, Planteamiento del problema, Hipótesis y Metodología para su desarrollo.

CRITERIOS DE EVALUACIONLa calificación final del estudiante será el promedio de las siguientes calificaciones:a) El promedio de calificaciones de las presentaciones orales de los artículos seleccionados.b) Calificación de su presentación oral intermediac) Calificación de su presentación escrita intermediad) Calificación de su presentación oral finale) Calificación de su presentación escrita finalf) Evaluación de los profesores

TALLER NIVEL III

PLANTEAMIENTO DEL CURSO1. El alumno, al inicio del semestre y de acuerdo con el Profesor-Consejero, entregará un calendario en donde fijará las horas (18) y los días en los que asistirá al laboratorio.2. El alumno en estrecha relación con el Profesor-Consejero iniciará el trabajo de laboratorio y campo para desarrollar la investigación seleccionada.3. Durante dos fechas en el semestre, el alumno presentará sus avances de investigación mediante una presentación oral ante grupo.4. Durante dos fechas al semestre, el alumno entregará un escrito con sus avances de investigación. Este escrito lo revisará cualquier profesor del curso excepto el Profesor-Consejero del alumno y se lo hará llegar al alumno a más tardar en 15 dias posteriores a su recepción.5. El profesor revisor del trabajo y el alumno concertarán una cita para discutir el trabajo.

OBJETIVOS1. Que el alumno aprenda la metodología propia de la investigación que está realizando.2. Que el alumno aprenda a analizar los resultados obtenidos.3.Que el alumno realice avances ostensibles en la presentación oral de su trabajo.4. Que el alumno realice avances ostensibles en los escritos que de su trabajo presente.5. Que el alumno muestre una actitud crítica en la discusión de los resultados presentados por sus compañeros y los suyos propios.

CRITERIOS DE EVALUACIONLa calificación final del estudiante constará del promedio de seis calificaciones:a) Calificación de su presentación oral intermedia.b) Calificación de su presentación escrita intermediac) Calificación de su presentación oral finald) Calificación de su presentación escrita finale) Calificación de Profesor-Consejerof) Evaluación de los Profesores del curso.

TALLER NIVEL IV

PLANTEAMIENTODEL CURSO1. El estudiante entregará al inicio del semestre un calendario, avalado por su Profesor-Consejero, en donde marcará las horas (18) y los dáas que asistirá al laboratorio.2. El alumno, en estrecha colaboración con su Profesor-Consejero, continuará con las labores de laboratorio, campo y gabinete, propias de su investigación. De existir algún evento científico nacional se verá la posibilidad de que los alumnos del taller asistan y si los datos obtenidos hasta el momento así lo ameritan, se verá la posibilidad deque realicen una presentación.3. El alumno hará durante el curso dos presentaciones orales, una intermedia y una final, en la cual se analizará el trabajo en su conjunto y se verá el cumplimiento de los objetivos que se plantearon al inicio.4. El alumno hará entrega por escrito tanto de la presentación intermedia como de la presentación final. Estos escritos serán revisados por el mismo profesor que revisó sus escritos en el taller III, con el fin de darle continuidad. 5. Con la presentación del trabajo final, se dará por concluido el taller.

OBJETIVOS.1. Que el alumno aprenda a contrastar sus resultados finales con los objetivos planteados al inicio del trabajo.2. Que el alumno sea capaz de analizar y discutir mediante argumentos científicos su trabajo.3. Que el alumno sea capaz de defender su trabajo y/o reconocer las críticas que le hagan al mismo.4. Que el alumno sea capaz de concluir un trabajo y presentarlo adecuadamente, según las reglas de escritura de un trabajo científico.

CRITERIOS DE EVALUACIÖN.La calificación final será el promedio de las siguientes calificaciones:a) Calificación de la presentaciónoral intermedia.b) Calificación del escrito intermedioc) Calificación de la presentación oral finald) Calificación del escrito finale) Calificación del Profesor-Consejerof) Promedio de calificaciones de los profesores del taller.

TEMAS EN LAS CUALES LOS ALUMNOS PODRAN ELABORAR TESIS.1. Desarrollo de estructuras reproductoras en las familias Cactaceae, Podostemaceaee Hydrocharitaceae y sus modificaciones de acuerdo al hábitat que ocupan.2. Polinización en el ambiente terrestre (Cactaceae) y su comparacióncon el ambiente marino (Hydrocharitaceae, Cimodoceaceae) y el ambiente dulceacuícola (Podostemaceae).3. Determinación del tipo de reproducción (autógama, alógama, cleistógama) en la familia Cactaceae, Hydrocharitaceae, Cimodoceaceae yPodostemaceae.4. Estudios sobre la reproducción de plantas apomícticas y frutos partenocárpicos. 5. Desarrollo de flores unisexuales de algunas especies de la familia Cactaceae y Begoniaceae.6. Interacción polen-pistilo en especies compatibles e incompatibles.7. Propagación in vitro de especies amenazadas de extinción.8. Estudios histológicos del origen de las estructuras regeneradas por cultivo de tejidos.9. Estudios comparativos sobre la germinación de semillas in vitro y ex vitro.10. Estudios fisiológicos de las plantas propagadas por cultivo de tejidos vegetales.11. Estudios fisiológicos en plantas de las familias Cactaceae y Podostemaceae.12. Efecto del estrés hídrico en la fisiología de plántulas y plantas de la familia Cactaceae.13. Anatomía fisiológica de brotes y plántulas obtenidas por cultivo in vitro.14. Germinación y establecimiento temprano de plántulas de las familias Cactaceae y Podostemaceae.