Ejercicios: Las fitohormonas

¿Qué es una fitohormona y en qué se diferencia de una hormona animal en cuanto a su lugar de producción, su transporte y sus células diana?

Cita dos fitohormonas (por ejemplo auxinas, giberelinas, citoquininas, etileno o ácido abscísico) y describe el efecto principal de cada una en la planta.

Define tropismo y distingue fototropismo, geotropismo y tigmotropismo, indicando el estímulo y un ejemplo de respuesta en cada caso.

Cita las cinco fitohormonas clásicas (auxinas, giberelinas, citoquininas, etileno y ácido abscísico) y asocia cada una con un proceso característico (alargamiento del tallo, crecimiento del fruto, división celular, maduración, dormancia y cierre de estomas).

Explica qué es el fototropismo y razona por qué es una respuesta lenta de crecimiento diferencial y no un movimiento rápido como el de la Mimosa.

¿Qué es el gravitropismo (geotropismo)? Explica por qué la raíz crece hacia abajo y el tallo hacia arriba aunque la semilla se siembre en cualquier posición, indicando qué perciben las células (estatolitos con almidón).

Define la dormancia de las semillas y de las yemas, y explica qué fitohormonas la mantienen (ácido abscísico) y cuáles la rompen (giberelinas), así como su valor adaptativo (evitar germinar en otoño).

Explica qué es la abscisión y qué papel juegan el etileno y la caída de auxinas en la formación de la capa de abscisión que hace caer las hojas en otoño.

Un tallo iluminado desde un lado se curva hacia la luz, como muestra el esquema (los puntos violetas son auxinas). Explica ese fototropismo positivo del tallo a nivel hormonal: qué les ocurre a las auxinas en la zona de sombra y cómo esa distribución desigual produce la curvatura.

Diferencia nastias y tropismos, poniendo como ejemplos el cierre de los foliolos de la Mimosa pudica al tacto y el fototropismo del girasol, e indicando qué las distingue en velocidad y permanencia de la respuesta.

En fruticultura se usan fitohormonas para obtener frutos sin semillas (partenocarpia) y para enraizar esquejes. Explica qué fitohormona interviene en cada aplicación y qué ventaja comercial o agrícola aporta.

El experimento de Went demostró la existencia de la auxina. Describe su montaje (puntas de coleóptilo sobre bloques de agar, aplicación asimétrica del bloque a tallos decapitados) y explica qué conclusión permitió: la señal del crecimiento es una sustancia química difusible.

Distingue frutos climatéricos (plátano, manzana, tomate) de no climatéricos (naranja, uva, fresa): qué ocurre con el etileno y la respiración en cada grupo, qué implica para su cosecha y cómo las cámaras de atmósfera controlada retrasan la maduración.

La «enfermedad del tallo tonto» del arroz (bakanae) hacía crecer a las plantas enfermas de forma desproporcionada. Explica qué descubrió su estudio y cita dos aplicaciones agrícolas de las sustancias descubiertas, indicando en qué se basan.

El ácido abscísico es la «hormona del estrés hídrico». Explica cómo se produce en la raíz cuando el suelo se seca, qué orden lleva a las hojas (cierre de estomas) y qué ventaja tiene para la planta anticiparse a la deshidratación aunque cierre la llave del $\text{CO}_2$.

El herbicida 2.4-D es una auxina sintética que mata dicotiledóneas respetando los cereales. Explica por qué una hormona de crecimiento en dosis altas mata a la planta (crecimiento descontrolado y desordenado) y razona qué ventaja y qué riesgo tiene usar hormonas como herbicidas.

Un estudiante sostiene que las plantas se curvan hacia una ventana iluminada porque la luz destruye químicamente las auxinas en el lado iluminado, frenando su crecimiento, y no porque se redistribuyan hacia el lado sombreado. a) Diseña un experimento controlado que permita discriminar entre ambas hipótesis (degradación fotoquímica frente a transporte lateral) utilizando coleoptilos de avena, láminas impermeables de mica y bloques de agar. b) Predice razonadamente los resultados que obtendrías en cada tratamiento si la hipótesis del transporte lateral fuese la correcta. c) Justifica qué controles son indispensables para garantizar que la incisión mecánica de las láminas no sesgue los resultados del crecimiento.

Un contenedor marítimo cargado de plátanos verdes (bananos) y paltas llega a puerto completamente sobremadurado y podrido, a pesar de que el sistema de frío funcionó correctamente a 12 °C durante toda la travesía. a) Explica la base hormonal de este problema identificando la fitohormona responsable, su mecanismo de retroalimentación positiva y por qué los frutos climatéricos conllevan este riesgo. b) La naviera baraja dos medidas preventivas: instalar filtros con permanganato de potasio o tratar la fruta con 1-metilciclopropeno (1-MCP). Justifica el efecto fisiológico que tendría cada una de estas opciones sobre la conservación de la carga. c) Si en lugar de plátanos el cargamento hubiese sido de naranjas, ¿se habría desencadenado el mismo colapso de maduración masiva? Razona tu respuesta distinguiendo ambos tipos de frutos.

En un bioensayo de laboratorio se analizan cuatro lotes de plántulas de frejol sometidas a diferentes tratamientos: Lote 1 (planta intacta control); Lote 2 (decapitación del ápice caulinar); Lote 3 (decapitación del ápice y colocación inmediata de un bloque de agar rico en ácido indolacético sobre el corte); Lote 4 (decapitación y aplicación tópica continuada de citoquininas directamente sobre las yemas axilares basales). a) Predice el desarrollo de las yemas laterales en cada lote tras dos semanas y justifica biológicamente tus predicciones en función del balance auxina/citoquinina. b) Explica la procedencia y la dirección del transporte de ambas fitohormonas en una planta intacta. c) A partir de estos mecanismos, justifica fisiológicamente por qué un jardinero debe realizar podas de despunte periódicas si desea conseguir un seto ornamental muy ramificado y compacto desde la base.

Para determinar cómo viaja la señal del fototropismo, se diseñan cuatro tratamientos con coleóptilos de gramíneas iluminados unilateralmente desde la derecha: 1) coleóptilo intacto; 2) ápice cortado y vuelto a colocar sobre una lámina de gelatina permeable al agua; 3) ápice cortado y vuelto a colocar con una lámina de mica impermeable interpuesta horizontalmente entre ápice y base solo en la mitad iluminada; 4) ápice cortado y vuelto a colocar con la lámina de mica impermeable interpuesta horizontalmente solo en la mitad sombreada. a) Predice razonadamente en cuáles de los cuatro tratamientos se observará curvatura hacia la luz y en cuáles no. b) Interpreta qué demuestra el tratamiento con gelatina respecto a la naturaleza física o química de la señal frente al tratamiento con mica. c) Diseña una variante en oscuridad total, utilizando bloques de agar asimétricos sobre coleóptilos decapitados, que demuestre que la curvatura no requiere luz directa, sino una concentración diferencial de la sustancia activa.

Un agricultor detecta que sus manzanos jóvenes crecen de forma columnar con un único eje vertical dominante, lo que reduce la producción de flores y frutos en las ramas bajas. Por otro lado, necesita tupir rápidamente un seto cortavientos perimetral recién plantado. a) Justifica la causa fisiológica de la arquitectura columnar de los manzanos y razona qué tipo de poda (despunte del eje principal o aclareo de ramas bajas) debe aplicar en cada caso para solucionar ambos problemas. b) Si en lugar de podar los manzanos decidiera emplear tratamientos hormonales, ¿qué fitohormona debería aplicar y en qué zona anatómica concreta para inducir la brotación de las yemas laterales sin cortar el ápice? c) Predice qué consecuencia tendría a largo plazo sobre el sistema radicular una poda drástica y continua de toda la copa aérea, teniendo en cuenta la síntesis y el transporte polar de auxinas.

En horticultura intensiva se emplean fitohormonas sintéticas para dirigir el desarrollo vegetal. Analiza los siguientes tres casos prácticos: 1) Al pulverizar flores no polinizadas de tomate con auxinas a baja dosis, se forman frutos normales en tamaño pero sin semillas; 2) Al aplicar una dosis alta del análogo auxínico 2.4-D sobre un campo mixto, las malas hierbas de hoja ancha (dicotiledóneas) mueren por desorganización metabólica mientras que el cultivo de trigo (monocotiledónea) no sufre daños; 3) Un lote de esquejes sumergido en una disolución concentrada de ácido indolbutírico (AIB) presenta necrosis basal en lugar de emitir raíces. a) Justifica el mecanismo biológico que genera partenocarpia en el caso 1 y razona su interés comercial. b) Explica la paradoja del caso 2: ¿cómo una hormona promotora del crecimiento celular puede actuar como herbicida selectivo letal? c) Diseña un bioensayo para identificar el rango óptimo de concentración de AIB que maximice el enraizamiento adventicio sin alcanzar los niveles fitotóxicos del caso 3.

En un invernadero experimental se conectan dos cámaras mediante un circuito de ventilación unidireccional: la cámara A contiene plantas de tomate sometidas a herbivoría por orugas (Spodoptera littoralis); la cámara B contiene plantas de tomate intactas y sanas que solo reciben el aire procedente de la cámara A. A las 48 horas, las plantas de la cámara B, pese a no haber tenido contacto con ningún insecto, incrementan significativamente su concentración de inhibidores de proteasas en las hojas. a) Explica la cascada de señalización sistémica dentro de las plantas atacadas de la cámara A, detallando la función del ácido jasmónico desde la herida inicial hasta la respuesta defensiva. b) Formula una hipótesis plausible sobre el mecanismo químico por el que las plantas de la cámara B se anticipan al ataque y detectan el peligro. c) Predice qué ocurriría si las plantas de la cámara A fuesen mutantes deficientes en la síntesis de ácido jasmónico y qué ocurriría si las plantas de la cámara B fuesen insensibles a compuestos orgánicos volátiles (COV).

En una avenida urbana se analiza la fenología otoñal de dos plátanos de sombra (Platanus × hispanica) de la misma edad: el árbol A está situado bajo un poste de alumbrado LED que ilumina intensamente su copa durante toda la noche, mientras que el árbol B crece en un tramo oscuro. A finales de noviembre, el árbol B ha perdido todas sus hojas tras amarillear, mientras que las ramas del árbol A próximas al poste de alumbrado conservan hojas verdes que mueren congeladas tras la primera helada de diciembre. a) Interpreta por qué la luz del poste retrasa la senescencia foliar, identificando el estímulo ambiental alterado, los fotorreceptores implicados y el balance hormonal (auxinas frente a etileno) en la zona de abscisión. b) Explica qué ventajas metabólicas obtuvo el árbol B al degradar ordenadamente la clorofila y movilizar nutrientes hacia el tronco antes de la caída, frente a las pérdidas sufridas por el árbol A. c) Si a comienzos de otoño se amputa el limbo de una hoja dejando únicamente el peciolo unido al tallo, predice el momento de su abscisión en dos situaciones: peciolo sin tratar frente a peciolo con pasta de lanolina rica en auxinas aplicada en su extremo cortado. Justifica tu predicción.