Citoquininas Las citoquininas son un grupo de fitorreguladores que gobiernan la división celular y la diferenciación en tejidos vegetales, participan en el control del desarrollo y la senescencia. Se definen como citoquininas a los compuestos naturales o de síntesis que en presencia de adecuadas concentraciones de auxinas inducen la división celular en cultivos de tejidos vegetales. Citoquininas Se observó que tanto extractos de tejidos vegetales vasculares, leche de coco, extracto de malta, como preparaciones de ADN envejecidas o autoclavadas en medio ácido eran potentes activadores de la división celular en cultivos de tejidos de tabaco. En 1955 Miller aisló e identificó, a partir de ADN espermático, 6furfurilaminopurina, compuesto al que denominaron kinetina (K) debido a su capacidad específica de producir citocinésis a bajas concentraciones en células de tabaco. La kinetina puede sintetizarse químicamente por diversas vías. O HN N N KINETINA (K) N H N Citoquininas La primera citocinina natural aislada e identificada estructuralmente fue la zeatina [N-(4-hidroxi-3-metil-2butenil)aminopurina] obtenida de granos de maíz (Zea mays). HOCH2 NH NH HOCH2 N N R2 N N N N R2 N N R1 trans-zeatina R1 cis-zeatina Una buena fuente de citocininas la constituyen los frutos y semillas inmaduras y los hidrolizados de ARNt de plantas, animales y micoorganismos. Citoquininas Derivan de la adenina o de aminopurinas. Las diferentes cadenas laterales se unen al nitrógeno del carbono 6. Citoquininas Pueden presentarse como: bases libres (que constituyen las formas activas de las citoquininas), Citoquininas o bien ribonucleósidos, ribonucleótidos y glicósidos (que se activan por conversión a la forma de base libre) también pueden hallarse como bases modificadas formando parte de los ARNt (aunque la cantidad de citoquininas derivadas de esta fuente carece de gran relevancia) Citoquininas Al grupo de los análogos N6-benciladenina pertenecen la activa citoquinina sintética 6-bencilaminopurina (BAP) y unos pocos derivados naturales hidroxilados. HN N N N H N BENCILAMINOPURINA (BAP) Otro compuesto con actividad citoquinina es la N,Ndifenilurea H N NH O N,N-DIFENILUREA Citoquininas Biosíntesis: Principalmente en el CITOSOL DE LAS CÉLULAS DE MERISTEMAS APICALES DE RAÍZ Y también en embriones jóvenes y hojas jóvenes en desarrollo. Citoquininas Biosíntesis: Dos rutas principales: •Transferencia de isopentenil pirofosfato al AMP por acción de la CITOQUININA SINTASA (prenil transferasa). •A partir del ARNt se forman durante el procesamiento del precursor del ARNt (existe una prenil transferasa que reconoce una secuencia específica de bases, y no emplea AMP como sustrato) Citoquininas Catabolismo:: Catabolismo • Conjugación: a.Conversión a glucósidos: éstos constituyen la principal forma de almacenamiento de citoquininas. b.Conversión a ribonucleósidos o ribonucleótidos. • Oxidación: Conversión a derivados de Adenina por acción de la citoquinina oxidasa. Ubicación:: Ubicación Citoquininas Se las encuentra en tejido vascular, sobre todo en el xilema, en ápices de raíces, en frutos en desarrollo, en tejidos tumorales infectados por Agrobacterium tumefaciens, en semillas en germinación, en nódulos de raíces de Leguminosas, en algas, bacterias y hongos. Movilización:: Movilización Las citocininas SINTETIZADAS EN LAS RAÍCES son movilizadas (como ribonucleótidos principalmente) por el xilema hacia la hoja, donde se acumulan (en primavera y principios del verano) o bien se desglicosilan cobrando actividad. Cuando las hojas alcanzan el máximo desarrollo, las citocininas son glicosiladas y luego exportadas vía floema a otros órganos, como los frutos. Citoquininas Efectos fisiológicos: 1. Promueven la división celular. Asociadas a las auxinas favorecen el transcurso de G2 a M. Citoquininas Efectos fisiológicos: 1. Promueven la división celular. Asociadas a las auxinas favorecen el transcurso de G2 a M. 2. Promueven la formación y crecimiento de brotes laterales (axilares). Es decir que vencen la dominancia apical apical.. Citoquininas Efectos fisiológicos fisiológicos:: 1. Promueven la división celular. Asociadas a las auxinas favorecen el transcurso de G2 a M. 2. Promueven la formación y crecimiento de brotes laterales (axilares). Es decir que vencen la dominancia apical apical.. 3. Promueven la movilización de nutrientes hacia las hojas. 4. Promueven la germinación de las semillas y el desarrollo de brotes. 5. Promueven la maduración de los cloroplastos cloroplastos. Participan en la síntesis de pigmentos fotosintéticos y proteínas enzimáticas junto con otros factores tales como la luz o los nutrientes. 6. Promueven la expansión celular en hojas y cotiledones. Al igual que las auxinas por un incremento en la extensibilidad mecánica aunque no hay bombeo de protones. 7. Retrasan la senescencia de las hojas. La senescencia es un proceso genéticamente programado que afecta todos los tejidos vegetales. 8. Estimulan la producción de óxido nítrico. Esto refuerza el efecto de retraso en la senescencia Citoquininas Generalmente se adicionan a los medios de cultivo para: • Estimular la división celular • Inducir la formación de vástagos • Inhibir la formación de raíces. El tipo de morfogénesis que ocurra en un tejido vegetal depende de la concentración y la relación auxinas/citoquininas en el medio de cultivo Giberelinas Son una familia de compuestos diterpénicos conocidos como ent-giberelanos. Todas son ácidos carboxílicos diterpenoides tetracíclicos, se las denomina ácidos giberélicos y se las representa como GAs, distinguiéndose una de otra por un subíndice: GA13, GA2o, GA52, etc. Si bien el más popular es el ácido giberélico (GA (GA3 3), actualmente se conocen alrededor de ochenta giberelinas de origen natural, presentes en vegetales y microorganismos. Hasta hoy se han caracterizado unas 125 giberelinas. Una planta puede producir varias giberelinas, aunque no todas ellas sean activas. Giberelinas Se forman en ápices de tallos y raíces, en hojas jóvenes, partes florales, semillas inmaduras, embriones en germinación. En general las partes vegetativas contienen menos GA que las partes reproductivas Así las semillas inmaduras son ricas en GAs, aunque dichos niveles disminuyen a medida que éstas maduran. Giberelinas Las 125 giberelinas caracterizadas tienen 20 o 19 átomos de carbono agrupados en sistemas de 4 o 5 anillos. Las de 20 carbonos son las que tienen mayor actividad Las de 19 carbonos surgen cuando las de 20 pierden un carbono, y llevan un anillo de γ lactona. Giberelinas Biosíntesis:: Biosíntesis Los primeras pasos de síntesis son son la ruta central delos poliisoprenoides Acetil CoA isopentenil PP geranil geranil PP geranil geranil PP ent-Kaureno Giberelinas Por acción de monooxigenasas (del tipo citocromo P450) el C19 oxidado a alcohol (ent-Kaurenol), aldehído (ent-Kaurenal) y ácido ent-Kaurenoico, a nivel de la membrana del retículo endoplásmico. En un paso posterior el anillo B se contrae por expulsión del C7 pasando de un anillo de 6 Carbonos a otro de 5, formando el gibano, luego por oxidacion en C7 se forma el GA12 aldehído. Biosíntesis:: Biosíntesis Giberelinas Catabolismo: Giberelinas Varía según la especie. Hidroxilación (en Zea mays). Hidroxilación + glicosilación (en Zea mays). Hidroxilación + oxidación (hasta el catabolito GA8 en Pisum sativum). Giberelinas Catabolismo: Varía según la especie. Oxidación + ciclización con azufre (en Pharbitis nil) Transporte: Giberelinas Por el floema junto con los productos de la fotosíntesis y también por el xilema probablemente por desplazamiento radial desde el floema al xilema. Generalmente se movilizan a tejidos jóvenes en crecimiento tales como puntas de tallos y raíces y hojas inmaduras. No exhiben una polaridad en el transporte como en el caso de las auxinas. Giberelinas Efectos fisiológicos: Las giberelinas son esencialmente fitorreguladores estimulantes del crecimiento al igual que las auxinas, coincidiendo con éstas en algunos de sus efectos biológicos. Efectos fisiológicos: 1. Giberelinas Estimulan la elongacion de los tallos Debido al alargamiento de las células más que a un incremento de la división celular Incrementan la extensibilidad de la pared, este efecto lo consiguen con un mecanismo diferente al de las auxinas, pero es aditivo con el de éstas. Uno de los mecanismos más estudiados involucra la activación de la enzima XET (Xiloglucano endo transglicosidasa), responsable de la hidrólisis interna de los xiloglucanos, lo que permite la transferencia de un extremo cortado hacia un extremo aceptor libre de una molécula de xiloglucano aceptora. Esto también facilitaría la penetración de las expansinas en la pared celular. Efectos fisiológicos: Giberelinas 2. Estimulan germinación de semillas en numerosas especies, y en cereales movilizan reservas para crecimiento inicial de la plántula. Las semillas se encuentran encerradas por el pericarpo testa Efectos fisiológicos: Giberelinas 2. Estimulan germinación de semillas en numerosas especies, y en cereales movilizan reservas para crecimiento inicial de la plántula. (1) Las GAs son sintetizadas por los coleóptilos y el escutelo del embrión, y liberadas al endosperma amiláceo. Efectos fisiológicos: Giberelinas 2. Estimulan germinación de semillas en numerosas especies, y en cereales movilizan reservas para crecimiento inicial de la plántula. (2) Las GAs difunden hacia la capa de aleurona (3) las células de la aleurona son estimuladas para sintetizar y secretar α-amilasa y otras hidrolasas hacia el endosperma amiláceo. Efectos fisiológicos: Giberelinas 2. Estimulan germinación de semillas en numerosas especies, y en cereales movilizan reservas para crecimiento inicial de la plántula. (4) El almidón y otras macromoléculas se degradan hasta pequeñas moléculas sustrato. (5) Esos solutos son captados por el escutelo y transportados hacia el embrión en crecimiento. Giberelinas Efectos fisiológicos: 4. Inducen la partenocarpia. Proceso por el cual se forma fruto sin fertilización. Las auxinas también producen partenocarpia, pero las giberelinas son más activas. 5. Reemplaza la necesidad de horas frío (vernalización) para inducir la floración en algunas especies (hortícolas en general). 6. Inducción de floración en plantas de día largo cultivadas en época no apropiada. 7. Detienen el envejecimiento (senescencia) en hojas y frutos de cítricos. Usos comerciales: Giberelinas su uso está limitado por su costo Se usa para incrementar el tamaño de las uvas sin semillas haciendo que se elonguen los racimos, de modo que estén menos apretados y sean menos susceptibles a infecciones por hongos. Para aumentar la producción de malta en cervecería, mediante efectos promotores de la digestión de almidón por las giberelinas Para aumentar la longitud de los tallos de la caña de azúcar, mejorando así el rendimiento En cultivos de callos las giberelinas inhiben la organogénesis, específicamente la formación de yemas, que dan origen a vástagos También para promover el crecimiento de cultivos celulares de baja densidad y aumentar el desarrollo de callos Balance hormonal Auxinas altas Citoquininas bajas Formación de raíces desde explantos Embriogénesis Formación de raíces adventicias de callos Iniciación de callos Formación de tallos adventicios Crecimiento de tallos axilares bajas altas