Temario Producción Vegetal PDF 2023/24

NUEVAS TECNOLOGÍAS APLICADAS A LA PRODUCCIÓN VEGETAL Máster en Ingeniería Agronómica María Paniagua Carranza Curso 2023/24 ÍNDICE BLOQUE 1...................................................................

NUEVAS TECNOLOGÍAS APLICADAS A LA PRODUCCIÓN VEGETAL Máster en Ingeniería Agronómica María Paniagua Carranza Curso 2023/24 ÍNDICE BLOQUE 1................................................................................................................................1 TEMA 1............................................................................................................2 TEMA 2............................................................................................................6 BLOQUE 2........................................................................................................... 9 TEMA 3..........................................................................................................10 TEMA 4............................................................................................................................. 14 TEMA 5............................................................................................................................. 20 TEMA 6............................................................................................................................. 23 BLOQUE 3......................................................................................................... 30 TEMA 9..........................................................................................................31 TEMA 10........................................................................................................32  BLOQUE 1. TEMARIO JUAN MURILLO. 1  TEMA 1 AGRICULTURA DE PRECISIÓN 1. INTRODUCCIÓN. La agricultura se desarrolló de manera independiente en varios puntos del planeta: en Mesopotamia y Egipto, en Mesoamérica y en el este de Asia, surgiendo a su vez el comercio gracias a los excedentes de las cosechas. No es hasta el 2010 cuando surge la agricultura de precisión. Entre 1960 y 1980 REVOLUVIÓN VERDE Es más importante la forma de reparto del nitrógeno y la cantidad que el tipo de fertilizantes. - Agronómica → ajuste de las prácticas de cultivo a las necesidades de la planta. - Medioambiental → reducción del impacto vinculado a la actividad agrícola. - Económico → aumento de la competitividad a través de una mayor eficacia de las prácticas. 2. SISTEMAS DE GUIADO. Existen diferentes soluciones a los guiados, estos son: - Guiado manual. - Guiado asistido - Guiado automático. En cuanto a los tipos de guiado encontramos dos tipos: - Sistemas de guiado automático → RTK de gran precisión, control de dirección, alto coste. - Sistemas de ayuda al guiado → precisión media, patrón de recorrido manual, bajo coste. Los patrones tipo que se siguen en guiado son: recta A-B, Punto A+, Curvas idénticas, Curvas adaptativas, Circular pivot, Cabecera simple, Cabecera múltiple y Libre. Para realizar los giros en cabecera, cuanto más abiertos son los mismos, el tiempo de invertido en ellos será menor (idóneo, un surco si uno no). Con los sistemas de guiado, los tiempos en las labores se ven reducidos, optimizando así los tiempos y costes requeridos en las labores. Las ventajas en los sistemas de guiado son las siguientes: 2  - Disminución de la atención del operario en conducción. - Conducción en situaciones atmosféricas desfavorables. - Reducción de insumos por solape. - Reducción de mano de obra de apoyo. - Beneficios medioambientales al economizar combustibles y agroquímicos. Utilizando los sistemas de guiado en el ejemplo presentado para las labores en un cultivo de maíz se reducen las labores además de los insumos utilizados en el cultivo, aumentando su rendimiento y disminuyendo su coste.Mediante el uso de sistemas combinados con DGPS se pueden sacar mapas de rendimientos mediante una fórmula que relaciona el caudal del grano con un factor de conversión, dividido entre el ancho de corte por la velocidad de avance. Existen algunos errores en el cálculo de rendimiento, estos son errores en el ancho de trabajo, el tiempo de recorrido del grano, la precisión del sistema DGPS, pérdidas de grano en la llega a la tolva y la precisión (5%) y calibrado de los sensores. Mediante la evaluación económica de una finca en la que se implanta agricultura de precisión o no, las diferencias son de una reducción del 30% de los insumos y un 40% del agua en el primer caso. 3. SISTEMAS DE DOSIFICACIÓN VARIABLES. Mediante el uso de sistemas GPS de guiado se pueden calcular las aplicaciones variables de diferentes insumos, diferenciándolos por zonas en la parcela y creando mapas de precisión lo que hace que se optimice el uso de estos mejorando el rendimiento y reduciendo desperdicios lo que hace que aumente la rentabilidad. Para ello se hace uso de sensores de N que miden la reflectancia a de la luz desde 4 ángulos. El uso de esta tecnología hace que los aperos lleven instalados una serie de automatismos para las aplicaciones variables de los insumos. También se pueden hacer aplicaciones mediante el uso de mapas generados previamente, lo que hace que mediante el posicionamiento en el mismos se aplique la cantidad necesaria indicada en este. La Agricultura de Precisión es una estrategia de gestión que recoge, procesa y analiza datos temporales, espaciales e individuales y los combina con otras informaciones para respaldar las decisiones de manejo de acuerdo con la variabilidad estimada, y así mejorar la eficiencia en el uso de recursos, la productividad, la calidad, la rentabilidad y la sostenibilidad de la producción agrícola. De las diferentes bandas proporcionadas, en la agricultura, las que más interesan son las del infrarrojo cercano (NIR), el rojo y el verde. Índices de vegetación: Resultado de fórmulas que utilizan la reflectancia de la radiación en diferentes bandas del espectro electromagnético. Sirven para estimar la cantidad, calidad y desarrollo de la vegetación El Índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI): Identifica masas de agua, zonas desnudas y zonas de crecimiento progresivo de vegetación. La banda roja está relacionada con el contenido en clorofila (elevada absorción) y el NIR está relacionado con la estructura de las células vegetales (elevada reflectividad). Índice de Vegetación Ajustado al Suelo (SAVI) Índice de Vegetación Mejorado (EVI) La reflectancia de los vegetales es relativamente baja en la región visible, ya que es la radiación que utilizan para realizar la fotosíntesis y aumenta bruscamente en el infrarrojo. Los pigmentos de las plantas (clorofilas y carotenos) son altamente transparentes a la radiación NIR, mientras que las paredes celulares que se encuentran llenas de agua la “reflejan” (por lo que una alta reflectancia en dicha región indicaría un estado óptimo de la planta con un alto contenido en agua en sus paredes celulares) 3  PREGUNTAS TEMA 1 1. Indique cuál de los siguientes acrónimos se corresponde con en estructuras mecánicas móviles microscópicas también conocidas como dispositivos micromecanizados. - MEMS - RTCM - RINEX 2. Indique en cuál de los casos siguientes estamos haciendo uso de posicionamiento diferencial empleando la fase de la señal emitida por los satélites. - En posicionamiento absoluto. - En posicionamiento apoyándonos en EGNOS. - En posicionamiento apoyándonos con WASS. - En posicionamiento RTK. 3. Indique qué tipo de ficheros se emplea en el posicionamiento GNSS en posproceso: - RTK. - RINEX - RTCM. - RTCA. 4. ¿Sobre qué eje en un sistema de guiado puede llegar a producirse un desplazamiento que provoque errores entre las diferentes pasadas longitudinales? - Cabecero o yaw. - Alabeo o roll. - Guiñada o pitch. 5. En un sistema de guiado, a la rotación sobre el eje que une ambas ruedas se le conoce como: - Alabeo o roll - Guiñado o pitch. - Cabeceo o yaw. 6. Indica cuáles de los siguientes factores intervienen en el cálculo del rendimiento para elaborar su correspondiente mapa - Caudal del grano - Altitud - Velocidad de desplazamiento - Anchura del corte. 7. En un monocultivo, a la hora de confeccionar el mapa de rendimiento de sucesivos años, se ha de considerar: - El rendimiento medio de los cultivos a lo largo del tiempo - El coeficiente de variación normalizado medio de los cultivos de la rotación 4  - El coeficiente de variación medio de los cultivos a lo largo del tiempo - El rendimiento normalizado medio de los cultivos a lo largo del tiempo 8. En una rotación de cultivos a la hora de confeccionar el mapa de rendimientos de sucesivos años, se ha de considerar: - El rendimiento medio de los cultivos de la rotación - El rendimiento normalizado medio de los cultivos de la rotación - El coeficiente de variación medio delos cultivos de la rotación - El coeficiente de variación normalizado medio de los cultivos de la rotación 9. Relacione el tipo de fichero con el Software o hardware que corresponda: - GML: Catastro - DXF: Autocad - KML: Google - SHP: SIG 5  TEMA 2 ÍNDICES DE VEGETACIÓN 1. SERIES TEMPORALES DE IMÁGENES MULTIESPECTRALES. Satélites: - Quickbird → 2,4 m/pixel. - Landsat → 30 m/pixel. - Modis → 250 m/pixel. - Sentinel → 10 m/pixel. Dependemos de la meteorología por lo que impide que podamos tener fotografías en una fecha concreta. Las imágenes de satélites tienen mejor calidad radiométrica pero peor resolución espacial que la de una cámara multiespectral. 2. ÍNDICES DE VEGETACIÓN A PARTIR DE IMÁGENES AÉREAS. Los índices de vegetación son medidas cuantitativas, basadas en valores digitales, que tienden a medir la biomasa o vigor vegetal. El índice de vegetación es la combinación de varias bandas espectrales, que son sumadas, divididas o multiplicadas de una forma predeterminada para generar un valor que indique la cantidad o vigor de vegetación dentro de un píxel. La reflectancia NIR no la genera la clorofila como en el verde. El NDVI nos da un valor que indica si la planta está bien, si está en su óptimo de crecimiento en ese momento o realmente está sufriendo, lo que se conoce como estrés, puede ser debido a: - Estrés hídrico. - Estrés nutricional. - Plagas. - Enfermedades. - pH. - Estrés lumínico. El NDVI es el índice más utilizado, cuanto el valor de este esté más cerca de 1, mejor salud vegetal tendrá el cultivo, los valores cercanos a 0 presentan ausencia de vegetación. Los valores cercanos al -1 indican suelos desnudos o agua. El GNDVI, es el índice de vegetación verde que utiliza la banda de infrarrojo cercano y la banda verde, puede ser utilizado en cultivos con coberturas densas o en etapas avanzadas de desarrollo, mientras que el NDVI es adecuado para estimar el vigor del cultivo en etapas iniciales. El VCI ha sido diseñado para separar el componente climático del ecológico que afecta al NDVI, capturando mejor la dinámica de precipitación que el NDVI en áreas geográficas heterogéneas. Permite cuantificar el impacto del clima en la vegetación. El TCi relaciona la temperatura estimada por la banda infrarroja del sensor AVHRR, este índice elimina el efecto distorsionante de las nubes en la medición de la vegetación por satélite debido a que el canal 4 es menos sensible al contenido de vapor de agua en la atmósfera si se compara con el canal visible. Las altas temperaturas indican condiciones de 6 sequía mientras que las bajas indican condiciones favorables. En condiciones normales, la vegetación es más sensible a la humedad durante la formación de las hojas y a la temperatura en floración. 3. ESTIMACIÓN DE LAS NECESIDADES HÍDRICAS DE LOS CULTIVOS. La pérdida de agua en forma de vapor desde un suelo con cubierta vegetal a través de la evaporación y de la transpiración durante un intervalo de tiempo determinado. La evapotranspiración mide el consumo hídrico de las especies vegetales en l/m2 y día. Para producir escorrentía, la lluvia media debe ser menor que la velocidad de infiltración. La transpiración consiste en la vaporización del agua líquida contenida en los tejidos hacia la atmósfera, es el proceso por el cual el agua líquida se convierte en vapor de agua y se retira de la superficie evaporante. El agua se evapora de una variedad de superficies como lagos, ríos, caminos, suelos y vegetación. La evaporación y la transpiración ocurren simultáneamente y no hya manera sencilla de distinguir entre estos dos procesos. - ETc → evapotranspiración del cultivo. ETc= clima + cultivo de referencia. - ETo → evapotranspiración de referencia. ETo=ETc*Kc. - Kc → coeficiente de cultivo. - Fase inicial = 0,3. - Fase de desarrollo = 0,4. - Fase final de desarrollo = 0,85. - Fase de mediados del periodo = 0,95. El cálculo de la Kc= 1,25*NDVI+0,1 en cultivos desarrollados y Kc=0,85*NDVI+0,47 en cultivos en fases iniciales. 7  PREGUNTAS TEMA 2 1. Relaciona los satélites con sensores multiespectrales en la columna de la derecha con los que hacen referencia a la izquierda su resolución espacial: - Terra : 250 m - Landsat 8: 30 m - Quickbird: 2,4 m - Sentinel: 10-20-60 m 2. Indique cuál de los siguientes sensores satélites tiene una mejor resolución temporal - Sentinel 2 - Modis - Landsat 8 - Meteosat 3. Indique cual es la radiación del espectro electromagnético con una menor de onda entre las siguientes opciones - Infrarrojo - Espectro visible - Ondas de radio - Rayos ultravioletas 4. Indique cuál de las siguientes superficies tiene un valor mayor de reflectancia en el infrarrojo cercano (NIR) - Suelo desnudo - Vegetación sana - Vegetación estresada - Agua 5. Indica cuáles de los siguientes índices no se encuentra en relación directa con el NDVI - VHI - VCI - TCI - GNDVI 6. Indica cuál de los siguientes índices se encuentra en relación directa con el NDVI: - VCI - VHI - GNDVI - TCI 8  BLOQUE 2. TEMARIO MARÍA ÁNGELES ROZAS. 9  TEMA 3 HIDROPONÍA Y ACUAPONÍA 1. LA TÉCNICA. Son técnicas que juegan un papel importante en la agricultura del futuro. El cultivo de plantas en el interior de edificios, funcionando como invernaderos de grandes dimensiones. 2. HIDROPONÍA. Cultivo sin suelo, por aporte de agua con una solución de nutrientes disuelta. 2.1. ¿CÓMO SURGE? Surge en 1937 por la necesidad de cultivar en lugares sin suelo fértil, dando lugar a lechugas, pepinos, zanahorias, rábanos, tomates y judías verdes. Existen las técnicas de raíz flotante y la de película de nutrientes NFT, la más utilizada actualmente. En España se da en Almería, Huelva, Málaga y Murcia. Forma de cultivar de interés para las estaciones espaciales. 2.2. SUSTRATOS. Las raíces pueden crecer en contacto directo con el agua o sobre un medio inerte como perlita o fibra de coco. Para cultivos grandes uso de sustrato, se usan como medio de sostén. Estos sustratos permiten la aireación, tiene capacidad de retención de agua, pH y CIC. - CIC nula → arena, grava, perlita, lana de roca y arcilla expandida. - CIC moderada → turba, vermiculita, fibra de coco, residuos de industria maderera. Las buenas características para un sustrato son, CIC nula, porosidad alta, buena aireación, de bajo coste. 2.2.1. SUSTRATOS NATURALMENTE INORGÁNICOS. - Perlita → origen volcánico, buena permeabilidad al aire y retención de agua, CIC nula y reutilizable. - Vermiculita → silicatos de aluminio, magnesio y de hierro, mayor retención de agua, menos aireación, activo químicamente y más frágil. - Roca volcánica → depende de origen y composición, buena permeabilidad. - Arcilla expandida → muy ligera, CIC nula, costo inicial alto, reutilizable. - Lana de roca → de roca volcánica, no es sostenible, es caro, para germinar y plantas pequeñas. 2.2.2. SUSTRATOS ORGÁNICOS. - Fibra de coco → retiene de 3 a 4 veces su peso en agua, buena aireación, amortiguación térmica, absorbe calcio y magnesio. - Fibra de madera, serrín, corteza de pino … → características variables, no es inerte. - Turba, cáscaras de frutos secos… 10  2.2.3. SUSTRATOS SINTÉTICOS. - Espuma fenólica → diseñada para hidroponía, buen balance del aire, en germinación o plantas pequeñas. 2.3. SOLUCIÓN NUTRITIVA. Sales minerales disueltos en agua, con todos los elementos necesarios para el crecimiento de la planta. Generalmente se preparan dos concentraciones madre A y B, teniendo en cuenta la calidad del agua. El pH debe estar entre 5.5. y 6.6, mientras que la CE entre 1.5-2.5. Es interesante medir el oxígeno en el agua. La concentración de las sales requeridas varía en función de los estados fenológicos del cultivo. El exceso de sales proporciona valores altos de CE y da lugar a hojas curvadas y quemadas, mientras que las concentraciones bajas dan lugar a color amarillentos. 2.4. LUCES. El uso de luz artificial hace que se abra un campo con grandes posibilidades, las LED no se calientan, duran más, gastan menos y dan lugar a longitudes de onda específicas. - Radiación fotosintética activa (PAR) → capaces de producir actividad fotosintética en plantas y organismos fotosintéticos. Espectro visible. Se deben tener en cuenta los parámetros de cantidad e intensidad de la luz, fotoperiodo y calidad de la luz. El exceso de luz es perjudicial tanto en intensidad como en cantidad diaria provocando blanqueamiento en hojas y reducción o pérdida de capacidad fotosintética. El fotoperiodo son las horas de luz que recibe la planta en 24 horas, las plantas de día corto florecen cuando el día es más corto, las de día largo cuando las horas de luz aumentan y las neutrales no dependen del fotoperiodo. Si es de interés producir hojas no tendremos en cuenta el fotoperiodo. La calidad de la luz es la distribución espectral de la radiación, afecta a fotosíntesis, morfología de la planta, desarrollo y floración. 2.5. TÉCNICAS. - Cultivos con sustratos - Medio líquido → raíz flotante o NFT - Sistemas abiertos → se desecha el agua de drenaje. - Sistemas cerrados o recirculantes → recirculación nutritiva, controlar parámetros químicos, proceso de desinfección. - Técnica de goteo con sustrato → se sitúan en bolsas llenas de sustrato, se utiliza riego por goteo, en sistema cerrado o abierto. - Sistema hidropónico sin sustrato → medio líquido y cerrado, tubos o canales inclinados, problemas con temperaturas, enfermedades y hongos y acumulación de sales. - Cultivo en raíz flotante → piscinas opacas sobre las que flota una lámina de poliéster. - Técnica de flujo y reflujo → con o sin sustrato, inundar temporalmente la bandeja y drenar. 11  3. AEROPONÍA Sistema en el que las raíces crecen suspendidas en el aire. Las plantas viven gracias a la pulverización de agua con nutrientes. - Aeroponía de alta presión → producen nieblas muy ligeras que flotan en el aire, fogponics. Necesita nebulizadores controlados por temporizadores y agua de buena calidad. Es difícil que se propaguen enfermedades, no hay problemas de aireación y el gasto de agua es mínimo 4. ACUAPONÍA. Sistema de producción cerrado, de recirculación, que integra la técnica de acuicultura con la hidroponía. ACUAPONÍA = PECES + HORTALIZAS + MICROORGANISMOS. Requiere condiciones muy equilibradas, los desechos de los peces son utilizados como fertilizantes para las plantas pero previamente son transformados por bacterias y microorganismos. El número de plantas y peces debe ser proporcional para generar residuos y alimentar a las plantas sin ser excesivo. Los cultivos que mejor se desarrollan son los de hoja, los peces más utilizados son la trucha y la tilapia. 5. VENTAJAS Y DESVENTAJAS. HIDROPONÍA VENTAJAS: - Mayor rendimiento/superficie. - Ciclos de cultivo más cortos. - Higiene de los cultivos. - No hay malas hierbas. - Mejor aspecto de frutos y verduras. - Fácil propagación. - Fácil recolección. - Optimización del uso del agua. DESVENTAJAS: - Inversión inicial. - Mayor necesidad de especialización y conocimiento. - Errores dan lugar a daños mayores. - Depende de energía y tecnología. - Requerimiento de agua de buena calidad. - Problemas con hongos. AEROPONÍA: - Las raíces se secan con rapidez. - Margen de error menor. - Alto coste. 12 ACUAPONÍA: - Sistema complejo - Crecimiento de bacterias no deseadas. - Personal especializado. - Faltan ensayos y estudios. 6. HIDROPONÍA EN EL MUNDO: CULTIVOS MÁS EXTENDIDOS. En sistemas sin sustratos, lo más fácil de cultivar son las hortalizas de hoja como la lechuga, escarola, acelgas y aromáticas. El sistema más utilizado es el NFT. En los cultivos con sustrato, los más cultivados son el tomate, pimiento, pepino, fresa y ornamentales para flor cortada. Pueden ser utilizados en lugares sin tierra o donde sea de mala calidad como los desiertos o la agricultura urbana, además se puede desarrollar en climas extremos en invernaderos. Se está tendiendo hacia el uso de energías alternativas el uso de LED, las imágenes en distintas frecuencias del espectro y los sensores. 13  TEMA 4 AGRICULTURA DEL FUTURO. 1. LA AGRICULTURA EN LAS CIUDADES: AGRICULTURA VERTICAL Y HUERTOS URBANOS. Tiene como objetivo aumentar la producción de alimentos, minimizar el transporte a la ciudad, reducir el gasto en logística, reducir el índice de CO2 en zonas urbanas y generar edificios verdes purificadores. - Huertos urbanos y periurbanos → cultivos en huerto a pequeña escala y basados en una agricultura tradicional y una moderada producción. Actividad que produce, procesa y comercializa alimentos en el suelo de áreas urbanas y periurbanas como patios, terrazas, espacios públicos no aprovechados, etc. La agricultura periurbana es la producción de unidades agrícola cercanas a la ciudad siendo llevadas a cabo de forma más intensiva en granjas comerciales y semicomerciales. - Beneficios: - Fuente de beneficios económicos. - Actividad suplementaria a tiempo parcial. - Reduce la distancia del productor al consumidor. - Productos más ecológicos. - Inconvenientes: - Uso de suelo o aguas contaminadas. - Problemas de propiedad. - Necesidad de regulación y control. - Agricultura vertical → basados en sistemas como la hidroponía y aeroponía, altamente tecnificados e hiper productivos. Trata de transformar edificios urbanos, naves industriales en huertas de alta productividad. Con entornos muy controlados, calidad, máximo aprovechamiento de agua, alta productividad y preservación del medio ambiente. 2. LA AGRICULTURA EN EL CAMPO: AGRICULTURA REGENERATIVA. Modelo de agricultura sostenible basado en la conservación del suelo y la naturaleza, con una visión ecológica de la agricultura. Se centra en la mejora y revitalización de los ecosistemas agrícolas y la salud del suelo, trata de regenerar y restaurar la fertilizar, biodiversidad y capacidad para retener agua al tiempo que se cultiva de manera sostenible. - Agricultura de conservación → conserva suelos y recursos naturales y minimiza la erosión. Siembra directa, mínima labranza, cobertura del suelo y la rotación de cultivos. - Agricultura orgánica → evita el uso de productos químicos. Legislación europeo. - Agricultura regenerativa → comparte los mismos principios pero más allá de conservar y busca restaurar y regenerar los ecosistemas agrícolas. - Agroforestería → combina productos agrícolas con plantación de árboles y arbustos en el mismo área. Mejora la calidad del suelo y contribuye a la captación de carbono y conservación de la biodiversidad. 14  2.1. PRINCIPIOS DE LA AGRICULTURA REGENERATIVA. Mínimo laboreo o ninguno y más cobertura del suelo, mejorando la fertilidad, la estructura, la infiltración y retención de agua, aumentando la biodiversidad y las poblaciones microbianas. Nada de pesticidas gracias a la prevención y el uso de métodos naturales para el control de plagas y enfermedades. Se realizan rotaciones de cultivos y diversificación de especies, se reduce el uso de productos químicos sintéticos y se evita el uso de pesticidas. Integrando a los animales en el sistema lo que hace que la ganadería se incorpore a la producción agricola. Un enfoque integral deriva en una mayor resiliencia del sistema. 2.2. BIOFERTILIZACIÓN: BACTERIAS Y HONGOS. Los biofertilizantes son productos a base de microorganismos beneficiosos del suelo, en especial bacterias y/o hongos, que viven asociados o en simbiosis con las plantas y ayudan de manera natural a su nutrición y crecimiento, además de ser mejoradores del suelo. - Rizobacterias promotoras del crecimiento de las plantas → capacidad de colonizar activamente el sistema radicular y favorecen y mejoran su crecimiento y renacimiento. - Hongos que forman micorrizas. - Trichoderma → hongo ascomicete que se utiliza con control biológico contra diversos patógenos vegetales. 2.3. LA RIZOSFERA. Parte del suelo próxima a las raíces de la planta que se extiende entre unos milímetros desde la superficie de las raíces, donde las raíces de la planta interactúan con el suelo y sus microorganismos. Donde mayor concentración de vida microbiológica hay. Las raíces exudan y secretan compuestos orgánicos, entre los que hay azúcares y otros polisacáridos, destinados a proporcionar una defensa directa contra patógenos además de ser nutrientes para microorganismos. 2.4. LAS RIZOBACTERIAS (PGPR): MECANISMOS DE ACCIÓN. Las rizobacterias pueden afectar al crecimiento vegetal por un amplio rango de mecanismos directos e indirectos. - Mecanismos directos → cuando las bacterias sintetizan metabolitos que facilitan a la planta procesos como: - Fijación N → mediante la reducción de nitrógeno a amonio. Vida libre Azotobacter y en simbiosis Rhizobium. - Solubilización de elementos esenciales → disminución del pH o liberación de fitasas y fosfatasas - Producción de fitohormonas → bacterias que producen auxinas, giberelinas y citoquininas y otras que bajan el nivel de etileno en el suelo. - Producción de sideróforos y ácidos orgánicos → quelatos de hierro secretados por microorganismos. - Mejora directa de la absorción mineral. 15  - Mecanismos indirectos → cuando las RPCV ocasionan disminución o eliminación de microorganismos que podrían ser perjudiciales para las plantas. - Producción de sustancias antimicrobianas. - Producción de enzimas líticas. - Por competencia de nutrientes o de espacio. - Producción de sideróforos. 2.5. BACTERIAS Y HONGOS UTILIZADOS EN BIOFERTILIZACIÓN. Las bacterias fijadoras de N de los géneros Rhizobium (simbiosis), Azospirilum (vida libre) y Azotobacter (vida libre) son empleadas como biofertilizantes. Existen también los Bacillus (solubilizan fosfatos), Pseudomonas (solubilizan fósforo), Actinobacterias (formar filamentos, son antibióticos y antifúngicos y degradar materia orgánica). - Hongos → los hongos más utilizados son los que forman micorrizas. - Endomicorrizas → planta entrando a las células de la raíz. - Ectomicorrizas → planta por fuera de las células formando red de Hartig. Las micorrizas arbusculares son endomicorrizas que forman arbúsculos y vesículas, ayudando a capturar nutrientes. - Trichoderma → hongo con acción fungicida y fertilizante. El uso de biofertilizantes debe ser equilibrado, se deben estudiar nuevas cepas, los resultados de laboratorio no son la realidad de lo que se observa en campo, los microorganismos locales deben ser la prioridad. 3. OTRAS TÉCNICAS QUE PUEDEN SER INTERESANTES. La nanotecnología son las ciencias y tecnologías utilizadas para trabajar y manipular las estructuras moleculares y sus átomos. En agricultura es usada para liberar de manera controlada los fertilizantes además de encapsular los pesticidas en una cantidad diminuta de la sustancia garantizando la misma funcionalidad. 16  PREGUNTAS TEMA 3 Y 4 1. La primera revolución verde se centró en la mejora de los siguientes cultivos: - Cereales: maíz, trigo… - Frutales de hueso - Hortícolas - Frutales de pepita 2. El índice NDVI utiliza la radiación: - rojo e infrarrojo - azul e infrarrojo - verde y rojo - rojo y azul 3. La vermiculita es un sustrato: - Es un mineral de origen volcánico. - CIC relativamente alta. - Es inerte y con gran estabilidad. - Todas son verdaderas. 4. En los sistemas hidropónicos NFT, la oxigenación de las raíces se consigue con la conducción del agua. - Verdadero - Falso 5. Los dos parámetros a medir de forma rutinaria en las soluciones nutritivas son: - pH y C.E. - pH y CIC - C.E. y CIC - Temperatura y pH 6. Las imágenes de los satélites denominados SENTINEL, basados en Copérnico, son de pago pero más eficientes económicamente. - Verdadero - Falso 7. En cultivos hidropónicos, las plantas crecen más lentamente que en cultivo tradicionales. - Falso - Verdadero 8. Con una combinación de luces LED y distintas longitudes de onda se pueden hacer crecer plantas sin la luz del sol. - Verdadero - Falso 17 9. Los cultivos mejores para sistemas sin sustrato y recirculación son hortalizas de hoja. - Falso - Verdadero 10. En los sistemas por goteo sin sustrato no puede ser con recirculación ya que siempre se pierde por solape. - Falso - Verdadero 11. Podemos hacer crecer plantas con luz artificial, pero siempre que estos sean las regiones del espectro: - Luz violeta-azul y amarilla. - Luz verde y roja. - Imposible, algo de luz natural necesitan. - Luz violeta-azul y roja. 12.Indica algún sustrato que sea inerte: Perlita. 13. En acuaponía las plantas obtienen el nitrógeno necesario a partir del nitrógeno atmosférico. - Verdadero. - Falso. 14. Un pH óptimo en hidroponía se sitúa entre 7.0-8.0. - Verdadero. - Falso. 15. El sistema hidropónico que se observa en la foto se denomina “raíz flotante”. - Verdadero. - Falso. Sistema NFC. 16. Entre las bacterias solubilizadores de fósforo, destacan diversas especies del género. - Penicillium. - Pseudomonas. - Nitrosomonas. - Rhizobium. 17. Se trata de bacterias fijadoras de nitrógeno simbióticas: - Pseudomonas. - Rhizobium. - Trichodermas. - Azospirillum. 18 18. Los quelatos de hierro secretados por microorganismos se denominan: sideróforos. 19. Los organismos denominados tradicionalmente Actinomicetos son en realidad un grupo de bacterias muy abundantes en el suelo. - Verdadero. - Falso. 20. La agricultura regenerativa se encuentra regida por un reglamento de la Unión Europea del 2021. - Verdadero. - Falso. 19  TEMA 5 BIOTECNOLOGÍA E INGENIERÍA GENÉTICA. 1. BIOTECNOLOGÍA VEGETAL E INGENIERÍA GENÉTICA. La biotecnología son las técnicas que utilizan organismos vivos o partes de ellos para obtener productos o modificarlos, para mejorar plantas o animales, o para desarrollar microorganismos con fines bien determinados, es decir, para la obtención de bienes y servicios. La ingeniería genética es la disciplina de la biotecnología que se centra en la manipulación y modificación de los genes de organismos. Implica la introducción, eliminación o modificación de material genético en el ADN de un organismo por medio de las diferentes tecnologías como la recombinación genética o la edición genética, para introducir o mejorar características específicas, para desarrollar nuevas funciones, o estudiar el funcionamiento de genes específicos. La ingeniería genética se inicia con el desarrollo de la técnica del ADN recombinante, que construye moléculas de ADN con ADN de diversos organismos gracias al descubrimiento de las enzimas de restricción y los plásmidos y el desarrollo de técnicas como la reacción en cadena de la polimerasa y los cultivos in vitro 2. HERRAMIENTAS DE LA I.G. 2.1. ENZIMAS DE RESTRICCIÓN O ENDONUCLEASAS DE RESTRICCIÓN. Son enzimas que reconocen ciertas secuencias en el ADN y cortan la molécula en esos sitios específicos, denominados sitios de restricción (formados por secuencias cortas de 4 a 8 pares de bases). Son producidas por bacterias, siendo un mecanismo de defensa contra los virus bacteriófagos. 2.2. LOS PLÁSMIDOS. Son elementos genéticos accesorios extracromosómicos de las bacterias. Son ADN circulares, parecidos a los cromosomas bacterianos pero más pequeños, se duplican de forma independiente al cromosoma bacteriano y están presentes en casi todas las bacterias. Los plásmidos de resistencia son portadores de genes que las hacen resistentes a algo (ej. antibióticos). 3. ADN RECOMBINANTE Y CLONACIÓN. El ADN recombinante es una tecnología que utiliza enzimas de restricción para cortar y unir secuencias de ADN, el resultado es una molécula de ADN artificial que integra secuencias de ADN de diferentes organismos. Las secuencias obtenidas pueden ser colocadas en vectores para ser transportadas hacia el lugar adecuado de la célula huésped donde puede ser copiada o expresada. - Clonación in vitro con bacterias (o levaduras) → se introduce el plásmido en la bacteria (generalmente E.coli). El gen de interés se introduce en el plásmido para que se duplique. 20  - Clonación por PCR. 4. TÉCNICAS DE LA I.G 4.1. REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA. - Desnaturalización del ADN → al calentar el ADN de doble membrana se rompen las fuerzas existentes entre las hebras dejando las hebras libres, la transición entre el estado nativo y el desnaturalizado se conoce como desnaturalización. También puede conseguirse con el aumento de pH. El ADN tiene la capacidad de naturalizarse y desnaturalizarse, esta propiedad es utilizada en las técnicas de PCR para amplificar fragmentos concretos de ADN. La PCR está dividida en tres pasos, la desnaturalización, la hibridación y la extensión. Esta técnica es realizada con el termociclador, se hace uso de un ADN polimerasa termoestable. 4.2. ELECTROFORESIS EN GEL. Es una de las metodologías más utilizadas en el laboratorio en todo lo relacionado con el trabajo con ácidos nucleicos. Se pueden separar fragmentos de ADN y ARN en función de su tamaño, se permite visualizarlos con una tinción 4.3. AISLAMIENTO Y PREPARACIÓN DEL ADN. La extracción del ADN se realiza en tres pasos, una homogeneización del tejido y lisis celular, una adición de fenol-cloroformo para separar las dos fases y una precipitación del ADN. 5. APLICACIONES EN PLANTAS (NO TRANSGÉNICAS). Técnicas de biotecnología utilizadas en la producción vegetal: - Hibridación interespecífica. - Mutagénesis. - Micropropagación y cultivos in vitro. - Mapeo genético. - Marcadores moleculares. - Transcriptómica, proteómica, genómica y metabolómica. - ARN de interferencia. Técnicas de ingeniería genética: - Transgénesis. - Técnicas de edición del genoma como CRISPR. 5.1. MEJORA GENÉTICA MEDIANTE MUTACIONES INDUCIDAS. Para inducir variabilidad genética en la mejora genética de especies hay dos vías, aumentar las mutaciones tradicionales o crear organismos genéticamente modificados. 21  ¿Cómo aumentamos la tasa de mutaciones? Mediante el uso de mutágenos químicos que generan miles de mutaciones al azar que deberán ser rastreadas para identificar y seleccionar las variantes de interés. - Una mutación inducida es mediante irradiación, se consigue del pomelo blanco una nueva variedad, pomelo rosado. - El uso de estrés abiótico en especies es otra mutación inducida. - Variación somaclonal → surgida como consecuencia del cultivo in vitro, es menos agresiva y no siempre es heredable, al combinar mutágenos físicos y químicos se evitan las quimeras. 5.2. MARCADORES MOLECULARES: SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES (SAM). El fitomejoramiento tradicional se basaba en la selección de caracteres agrofavorables; fáciles de identificar como el color de la flor y otros más difíciles como la composición de ácidos grasos de una semilla. - Tradicionalmente → cultivar, analizar las generaciones, seleccionar y cultivar. - Actualmente → selección asistida por marcadores. Los marcadores moleculares son fragmentos de ADN fácilmente detectables y con una ubicación conocida en el genoma, se asocian a una característica genética concreta o sirven para identificarlos. Su presencia o ausencia puede detectarse mediante técnicas de biología molecular. Cuando varios marcadores se asocian inequívocamente con un rasgo genético particular, se dice que forma un QTL. Pasos generales: - Identificación de marcadores asociados con características deseables. - Determinar la presencia o ausencia de los marcadores en el ADN de las plantas. - Selección de plantas con características deseadas. - Cruces selectivos. Hay marcadores ligados a un rasgo de interés, como pueden ser: - Resistencia a fitopatógenos. - Características del fruto. - Rastrear la presencia de individuos valiosos en grandes poblaciones. - Identificación y distinción de variedades, líneas puras e híbridos. 22  TEMA 6 LAS PLANTAS TRANGÉNICAS. 1. ¿QUÉ SON LOS OGM Y LAS PGM? Un organismo genéticamente modificado es un organismo al que se le han agregado mediante ingeniería genética uno o varios genes. Los genes pueden proceder de cualquier otro organismo, generalmente son combinaciones de ellos. No son OGM: - Híbridos entre especies. - Poliploides. - Transferencia horizontal de genes. La creación de plantas transgénicas está dirigida a la producción de genotipos que expresan uno o varios caracteres de interés. - Caracteres que dependen de un solo gen son más fáciles de obtener. - Creciente interés en la selección de variedades resistentes al estrés ambiental. - Resistentes a plagas. - Propiedades nutricionales determinadas. ¿Cuáles son las ventajas? - Aportar variabilidad genética de forma controlada y precisa. - Rápido. 2. ¿CÓMO SE HACE UNA PLANTA TRANSGÉNICA? Lo primero es aislar el gen de interés y clonarlo. - Aislar y cortar. - Insertarlo en un plásmido, cortarlo con una enzima → plásmido recombinante. - Clonar el plásmido. - Cultivar las bacterias con el antibiótico utilizado y se seleccionan las colonias que llevan el plásmido incorporado. - Se vuelve a aislar el gen de interés y se introduce en el vector que se vaya a utilizar. 3. LOS VECTORES. Los vectores genéticos son las moléculas transportadoras que van a transferir los genes insertados a las células diana. - Plásmidos → utilizados como vectores que llevan además del transgén el sitio de clonación múltiple y los genes marcadores para seleccionar donde ha tenido éxito la transgénesis. - Virus → permite recircularse cuando entra en la bacteria. - Cósmidos → híbrido entre plásmido de bacteria y ADN del virus fago, permite empaquetarlo dentro del virus y tras infectar a una bacteria se replicará independientemente. - YAC → vector que imita las características de un cromosoma normal. - BAC → cromosoma artificial de bacteria, circulares y estables. 23  3.1. MÉTODOS DE TRANSFORMACIÓN GENÉTICA EN PLANTAS. TRANSFORMACIÓN MEDIADA POR AGROBACTERIUM. La bacteria no penetra dentro de las células de la planta, sino que introduce en ellas un segmento de ADN que es parte de un plásmido. Sirve para la síntesis de hormonas y de opinas. Se basa en que solo los extremos del fragmento T-ADN son necesarios para la integración en la célula y en el genoma de la planta. - Desarmar el plásmido. - Tipo de gen marcador para la selección de células transformadas. - El gen o genes y promotores a introducir solo entra lo contenido entre el borde derecho y el izquierdo, el plásmido entero no. Las mejoras son: - Agroinfiltración con jeringa o con vacío. - Inmersión Floral. - Agoinfección. 3.2. MÉTODOS DE TRANSFORMACIÓN GENÉTICA EN PLANTAS. BOMBARDEO DE MICROPARTÍCULAS. Micropartículas cubiertas con ADN acelerada por un gas comprimido e introducidas en las células vegetales. Ventajas: - Vectores más sencillos. Desventajas: - Muy baja proporción de células consiguen incorporar la información genética. - Diferentes eventos de transformación. 3.3. MÉTODOS DE TRANSFORMACIÓN GENÉTICA EN PLANTAS. TRANSFORMACIÓN DE PROTOPLASTOS. Destrucción de las paredes celulares (mecánica o enzimas), protoplastos mediante microinyecciones y finalmente introducción en el ADN. 4. IMPORTANCIA DE LOS GENES MARCADORES, Para producir plantas transgénicas en la biotecnología actual, se utilizan genes marcadores de selección que facilitan la selección de organismos transformados de los no transformados. Los nuevos marcadores son más eficientes, no basados en la resistencia a antibióticos/herbicidas, fácilmente eliminados y con el objetivo de que las plantas solo tengan el gen de interés. 5. EJEMPLOS DE ALGUNAS PLANTAS TRANSGÉNICAS. Las técnicas están dirigidas a la producción de genotipos que expresan características de interés. - Resistencia a plagas y enfermedades. - Interés por variedades resistentes al estrés ambiental. - Productos menos contaminantes. 24  El maíz bt está diseñado para tener resistencia a patógenos como es el taladro del maíz. El arroz dorado está diseñado para producir beta-carotenos en el endospermo de las semillas. El protato es una patata que contiene más proteínas de lo normal per incluye el gen de la planta amaranto. Las rosas azules, con el gen blue gene. El reto de las plantas bioluminiscentes como alternativas a la decoración y ambientación tradicional. 6. OTRAS ALTERNATIVAS A LAS PGM Como las plantas transgénicas están produciendo tanto rechazo social, la comunidad científica ha desarrollado otras técnicas “menos transgénicas”, para evitar este rechazo. - Injertos sobre plantas modificadas genéticamente → paso de ARNm y macromoléculas pero no del ADN. - Plantas transplastómicas: modificación genética de los cloroplastos → de herencia materna, por lo que evita problemas de cruces con otras plantas. - Nuevas tecnologías de edición génica → las NGTs incluyen mutagénesis dirigida, cigénesis. - CRISPR → repetición palindrómicas cortas agrupadas y regularmente espaciadas. Utiliza un sistema defensivo de bacterias que tiene capacidad para reconocer determinadas secuencias de ADN y pueden eliminarlas, cambiarlas o añadir algo nuevo. - No requiere introducir material genético de otro organismo. - Permite mejorar ciertas característica de forma natural, 7. PRINCIPALES CULTIVOS TRANSGÉNICOS EN EL MUNDO. Actualmente se comercializan 27 cultivos transgénicos. - Soja → cultivo más implantado, no permitida en Europa. - Maíz → Bt y resistente a herbicidas, permitido en Europa. - Algodón → resistencia a insectos y herbicidas. En Europa permitida la importación de 109 variedades transgénicas, sólo se permite el cultivo de maíz BT. En 2020 se aprueba el cultivo de la patata amflora. 8. REGULACIÓN ACTUAL. - Directiva 2001/18/CE → liberación internacional en el medio ambiente. - Reglamento (CE) 1829/2003 → sobre alimentos y piensos modificados genéticamente. - Reglamento (CE) 1830/2003 → trazabilidad y etiquetado de OGM y la trazabilidad de los alimentos y piensos producidos a partir de estos. - Directiva (UE) 2015/412 → posibilidad de que los estados miembro restrinjan o prohíban el cultivo de OGM en sus territorios. Define y cita los métodos para crear OGM, establece la etiqueta obligatoria si superan el 0,9% en autorizados y 0,5% en no autorizados, establece que los cultivos con resistencia 25 deben salir del mercado en 2004. La UE considera los productos obtenidos por NGTs regulados por la normativa de transgénicos. 26  PREGUNTAS TEMAS 5 Y 6 1. La PCR se utiliza para hacer múltiples copias de pequeños fragmentos de ADN. - Verdadero - Falso 2. La selección por medio de marcadores de moléculas de ADN es un método de selección tradicional, lo que requiere años de selección de individuos, por lo que se está optando por otros más rápidos como la transgénesis. Facilita y acelera el proceso de selección de características deseables en los cultivos. - Falso - Verdadero 3. Los vectores más utilizados para la obtención de plantas transgénicas son los cromosomas artificiales de levaduras. Plásmidos, virus, cósmidos, cromosomas artificiales de levaduras y bacterias. - Falso - Verdadero 4. El único cultivo transgénico que se cultiva es un maíz resistente a la plaga del barreno. - Falso - Verdadero 5. En los análisis de compatibilidad genética de diferentes variedades de frutales, lo que se compara es la longitud de los diferentes alelos del gen de incompatibilidad S. - Verdadero - Falso 6. Genes marcadores son genes necesarios para distinguir en qué células ha tenido éxito la exención de (…). Actualmente lo más utilizado en plantas transgénicas destinadas a cultivo para el consumo son los resistentes a antibióticos. - Falso - Verdadero 7. Por la transgénesis por inmersión floral, se consiguen directamente semillas transgénicas por lo que se simplifica el proceso posterior al no tener que regenerar la planta a partir de un grupo de células. - Verdadero - Falso 8. Los organismos modificados por la técnica de CRISPR no son considerados OGM según la Legislación de la UE. - Verdadero - Falso 27 9. La denominada tecnología del ADN recombinante pudo desarrollarse tras el descubrimiento del fago lambda, las enzimas de restricción y la electroforesis. - Verdadero - Falso 10. Uno de los métodos más utilizados para la transgénesis en plantas es mediante Bacillus Thuringiensis. - Falso - Verdadero 11. ¿Qué significa las siglas PCR? Reacción en cadena a la polimerasa. 12. La técnica denominada PCR se basa en la capacidad que posee el ADN para desnaturalizarse de forma reversible a temperaturas altas. - Verdadero. - Falso. 13. ¿Qué tipos de enzimas se utilizan para cortar el ADN en secuencias concretas?. - ARNasas. - Helicasas. - ADN polimerasa. - Enzimas de restricción. 14. Los cósmidos son: - Vectores híbridos formados por ADN polimerasa y ADN de un fago. - Cromosomas artificiales de bacterias. - Cromosomas artificiales de levaduras. - Secuencias de ADN necesarias para formar vectores genéticos. 15. Con la transgénesis por inmersión floral se podrán conseguir directamente semillas transgénicas, evitando así el proceso de micropropagación in vitro posterior. - Verdadero - Falso. 16. Una de las moléculas más utilizadas para la transgénesis en plantas es mediante Agrobacterium tumefaciens. - Verdadero. - Falso. 17. La denominación tecnológica del ADN recombinante pudo desarrollarse tras el descubrimiento del fago lambda, las enzimas de restricción y la electroforesis. - Verdadero. - Falso. 28 18. En España, el único cultivo transgénico que se cultiva hasta la fecha, es una soja resistente a la plaga del barreno, destinada a consumo animal. - Verdadero. - Falso. 19. Para poder separar ADN por electroforesis primero se deben separar sus dos cadenas. - Verdadero. - Falso 29  BLOQUE 3. TEMARIO JULIO SALGUERO 30  TEMA 9 CITOMETRÍA DE FLUJO 1. LA TÉCNICA. - Tomar pequeña cantidad de tejido fresco, - Hacer cortes con cuchilla. - Añadir una solución tampón de extracción. - Recoger la solución con los núcleos y filtrar. - Añadir el fluoróforo. - Agitar. - Introducir en el citómetro. 2. EL CICLO CELULAR. El ciclo celular es el periodo de tiempo desde que se forma una célula hashtag ue se divide para producir nuevas células. 2.1. FASES DEL CICLO CELULAR. - División (periodo corto) - Mitosis. - Citocinesis. - Interfase (periodo variable). - G1. - S. - G2. 3. APLICACIONES DE LA CITOMETRÍA DE FLUJO A LA AGRONOMÍA. - Crecimiento → división celular/elongación celular. - Ploidía de especies → cambio en el contenido de ADN (taxonomía), determinación de la prevalencia y el tiempo (evolución), relación de la genética y el comportamiento de la planta (ecología) y la identificación de las plantas híbridas 31  TEMA 10 BASES FISIOLÓGICAS DE LA PROPAGACIÓN DE PLANTAS. 1. CARACTERÍSTICAS DE LOS VEGETALES. Los organismos vivos ejecutan de forma secuencial un programa de desarrollo que comprende la embriogénesis, el estado juvenil, la fase reproductora y la senescencia. Los vegetales muestran una gran plasticidad en estos programas, son son consecuencia de la adaptación a un hábitat fijo: - Amplia variedad de formas. - Autótrofos: - Raíz → fijación, toma de agua y nutrientes. - Parte aérea → captación de energía luminosa. El conjunto de eventos que contribuyen a la progresiva elaboración del cuerpo de la planta y que la capacitan para obtener alimento, reproducirse y adaptarse a su medio - Crecimiento → cambio cuantitativos. - Diferenciación → cambio cualitativos. La embriogénesis es la formación el paso del embrión a la formación de la plántula, a partir de divisiones celulares del embrión, que producen un aumento del número de células. 2. CRECIMIENTO Y DIFERENCIACIÓN. El crecimiento en vegetales se produce por un aumento del número de células y/o por el aumento del tamaño de las células. Para poder realizar mitosis, debe estar en ciclo, si sale de este no puede dividirse. La división celular se localiza en los meristemos, son las que conservan la capacidad de división celular, cuando abandonan el meristemo, sufren una diferenciación y adquieren una función específica. Las células pueden volver a adquirir la capacidad de división celular, en las células del periciclo. En el ciclo celular tenemos diferentes fases: - Interfase. - G1: periodo postmitótico → crecimiento celular y control antes de iniciar la replicación. - S: periodo sintético → replicación del ADN - G2: periodo premitótico → crecimiento celular y control antes de inicial la división. - División celular: - Mitosis → - Citocinesis → Las auxinas y citocininas aumentan los niveles de glicina y de CDK. El ABA inhibe la entrada en la fase S bloqueando el complejo CDK/CYCA por el inhibidor ICK. Los estímulos ambientales producen la entrada en ciclo de las células diferenciadas, pasando de G0 a G1. Las auxinas estimulan la formación de raíces laterales por estimulación de la división celular de células diferenciadas del periciclo. Las auxinas estimulan la expresión del gen CYCB1. 32  La diferenciación se produce por la capacidad de las células de recibir señales y producir una respuesta a ellos. 3. FASES DEL PROCESO ESTÍMULO-RESPUESTA. - Percepción de la señal. - Transmisión de la señal. - Respuesta → activación/inhibición de enzimas existenciales y de la transcripción. En organismos pluricelulares existe la necesidad de coordinar los diferentes órganos. La percepción puede localizarse en un lugar diferente de la respuesta, por ello se necesitan mensajeros químicos que transporten la señal desde el órgano receptor al órgano que produce la respuesta. 4. DEFINICIÓN: MENSAJEROS QUÍMICOS. Son sustancias orgánicas naturales que actúan en bajas concentraciones, transportando y regulando los procesos fisiológicos. Son afectados por la regulación, los cambios de concentración y sensibilidad, los tejidos, factores ambientales, edad de fase, genotipo y otras hormonas que interaccionan. Tipos: - Auxinas → regulan el crecimiento por expansión. Inducen el crecimiento por elongación. - Giberelinas → altura de los vegetales y germinación. Inducen la división celular en presencia de auxinas. - Citoquininas → regulan la división celular. - Etileno → retrasa maduración de frutos, senescencia y expansión. - Ácido abscísico → germinación, antiestrés y transpiración. 5. MODELO SKOOG-MILLER. Mutantes de Agrobacterium tumefaciens, en síntesis de IAA y en síntesis de iP. - Establecimiento → los explantos se esterilizan y se siembran. - Proliferación → de los explantos establecidos emiten brotes. - Enraizamiento → los brotes se siembran en medios que promueven el enraizamiento. 6. RESUMEN. Las auxinas producen: - Diferenciación en células del tallo y reentrada en el ciclo celular (mitosis). - Producción de células meristemáticas. - Diferenciación de células meristemáticas. 33  PREGUNTAS TEMAS 9 Y 10 1. Hormonas que favorecen el ciclo celular Auxinas y citoquininas. 2. Hormonas que atrasan el ciclo celular Etileno, ácido abcisico y ácido jasmonico. 3. Un tallo de cultivo in vitro se cultiva en un balance favorable a las auxinas, se desarrollan…. Raíces. 4. Un tallo De cultivo in vitro se cultiva en un balance favorable a las citoquininas, se desarrollan…. Tallos. 5. Un agente enraizante es un compuesto con actividad similar a la hormona… Auxina (AB). 6. Un…. Diploide en fase G2 tiene una dotación cromosómica de… 4n 7. Una planta diploide tiene una cantidad de ADN por núcleo de 4 pg. Se cultivan anteras de esta planta y se quiere saber si se han obtenido plantas haploides ¿Qué cantidad de ADN tendrán? 2 pg. 8. Los resultados de la citometría de flujo de un tejido vegetal indican que el 40% de las células tienen 10 pg. de ADN, el 30% tienen 5 PG de ADN y el restante 30% lo forman células con una cantidad entre 5 y 10 pg. ¿De qué tipo se trata? Células que están en el ciclo celular porque están en varias fases, si estuvieran en una sola fase estarían muertas. 40% → G2 → 10 pg. 30% → G1 → 5 pg. 30% → S → 5 - 10 pg. 9. Un individuo 2n. ¿Qué cantidad de ADN tendrá su gameto? N 2n: 23 pares de cromosomas N: 23 cromosomas 10. Hormonas del ciclo celular Citoquininas → Regulan el ciclo celular, estimulando la división de la célula Giberelinas → Estimulan la división celular Auxina → Reentrada en el ciclo celular 34 Fitohormona: hormona de los vegetales Regulador: cualquier sustancia que en baja concentración que regula los procesos de crecimiento. Puede ser natural o no. Herbicida: un regulador aplicados en concentraciones muy altas Las hormonas son los mensajeros primarios Las hormonas son: - Sustancias químicas, - Naturales, la producen el propio organismo - Concentraciones bajas nM, 10^-9 M - Controlan el crecimiento y el desarrollo (diferenciación) en las plantas. - Síntesis, localizada, donde se produce. Transporte - Acción, target, diana, donde tiene que llegar la hormona. - En vegetales 1 proceso→ diferentes hormonas. - Hormona modifica la concentración o acción de otras - Interaccionan entre ellas - Auxina disminuye la concentración de citoquinina - Homeostasis, equilibrio entre hormonas - La auxina hace que se produzca más etileno. Mensajero secundario: actúa dentro de la célula, Cualquier parte de un vegetal puede producir cualquier tipo de hormona Principales grupos de hormonas: - Auxinas (IAA=AIA, IBA) - Giberelinas (GA3) - Citoquinina (BAP, IP) - Ácido abscisico (ABA) - Etileno (C2H4) - Brasinolidos - Poliaminas - Jasmonico Cultivo in vitro: Conjunto de técnicas que permiten el cultivo de las células y tejidos vegetales en condiciones axénicas y el aprovechamiento de su totipotencia, así como de su aptitud para la variación y capacidad de modificación genética. Totopotencia: Capacidad de regeneración de una planta entera a partir de una célula o un grupo de células Cultivo axénico: Un cultivo axénico es aquel que tiene una sola especie. (Cultivo de bacterias) Las auxinas se producen en el ápice del tallo de la planta Las citoquininas se producen en el cuello de la raíz 35  RESUMEN PREGUNTAS TEMARIO COMPLETO 1. Indique en cuál de los casos siguientes estamos haciendo uso de posicionamiento diferencial empleando la fase de la señal emitida por los satélites - En posicionamiento absoluto - En posicionamiento apoyándonos con EGNOS - En posicionamiento apoyándonos con WASS - En el posicionamiento RTK 2. Indique cuál de los siguientes acrónimos se corresponde con en estructuras mecánicas móviles microscópicas también conocidas como dispositivo micromecanizados - MEMS - RTCM - RINEX 3. ¿sobre qué eje en un sistema de guiado puede llegar en a producirse un desplazamiento que provoque errores entre las diferentes pasadas longitudinales? - Cabeceo o yaw - Alabeo o roll - Guiñada o pitch 4. Indica cuáles de los siguientes factores intervienen en el cálculo del rendimiento para elaborar su correspondiente mapa - Caudal del grano - Altitud - Velocidad de desplazamiento - Anchura del corte 5. En una rotación de cultivos a la hora de confeccionar el mapa de rendimientos de sucesivos años, se ha de considerar: - El rendimiento medio de los cultivos de la rotación - El rendimiento normalizado medio de los cultivos de la rotación - El coeficiente de variación medio delos cultivos de la rotación - El coeficiente de variación normalizado medio de los cultivos de la rotación 6. Relaciona los satélites con sensores multiespectrales en la columna de la derecha con los que hacen referencia a la izquierda su resolución espacial Terra 30 m Landsat 8 2,4 m Quiskbird 250 m 7. Indique cuál de los siguientes sensores satélites tiene una mejor resolución temporal - Sentinel 2 - Modis - Landsat 8 - Meteosat 36 8. Indique cual es la radiación del espectro electromagnético con una menor longitud de onda entra las siguientes opciones - Infrarrojo - Espectro visible - Ondas de radio - Rayos ultravioletas 9. Indique cuál de las siguientes superficies tiene un valor mayor de reflectancia en el infrarrojo cercano (NIR) - Suelo desnudo - Vegetación sana - Vegetación estresada - Agua 10. Indica cuales de los siguientes índices no se encuentra en relación directa con el NDVI - VHI - VCI - TCI - GNDVI IMU: unidad de medida de inercia Sistema de guiado automático: - DGPS de gran precisión (RTK) - Control de la dirección - Alto coste - Sistema de ayuda al guiado Sistema de ayuda al guiado: - DGPS de precisión media - Patrón recorrido manual (Barra, luces, pda, etc.) - Bajo coste La maniobra de guiñada es una rotación sobre el eje vertical (tuerces las ruedas) El alabeo es el movimiento longitudinal producido por los taludes (vuelco lateral) El movimiento de cabeceo es una rotación sobre el eje que pasa por las ruedas (subir un cerro) Cosechadora: - Antena DGPS - Antena receptor GPS - Sensor caudal del grano - Sensor de humedad - Sensor de posición - Sensor de ancho de corte - Sensor de guía del corte 37  - Terminal de controlador de rendimiento Errores en el rendimiento: - Ancho de corte erróneo - Tiempo del recorrido del grano en el mecanismo de trilla - Error inherente a la precisión del sistema DGPS - Perdida de grano que no llega a su destino final en la tolva - Precisión y calibración de los sensores Quickbird: que proporciona imágenes de 2,4 metros/pixel Landsat: cuyas imágenes tienen una resolución de 30 metros/pixel Modis: 250 metros/pixel Sentinel: el más reciente y que proporciona imágenes de 10 metros/pixel Las imágenes de satélite tienen mejor calidad radiométrica, pero peor resolución espacial que la de una cámara multiespectral. Sentinel-2A y sentinel-2B: - Datos multiespectrales con 13 bandas - Resolucion temporal de 5 dias - Resolucion espacial de 10, 20, 60 m - Campo de vision de 290 km El NDVI nos da un valor que indica si la planta está bien, si está en su óptimo de crecimiento en ese momento o realmente está sufriendo, lo que se conoce como estrés. Este estrés puede ser debido a: Estrés hídrico, Estrés nutricional, Plagas, Enfermedades, pH, Estrés lumínico. Cuanto mayor sea esta diferencia (es decir, cuanto más se acerque al valor 1) el NDVI nos dice que la planta goza de buena salud y tiene un buen vigor vegetativo. Valores cercanos a 0 indican ausencia de vegetación. Por ejemplo, en barbecho. Valores cercanos al-1 indican suelo desnudo o agua. El índice GNDVI puede ser utilizado en cultivos con coberturas densas o en etapas más avanzadas de desarrollo mientras que el índice NDVI es adecuado para estimar el vigor del cultivo durante las etapas iniciales VCI ha sido diseñado para separar el componente climático del componente ecológico que afecta el valor del índice de vegetación (NDVI). En general VCI captura mejor la dinámica de la precipitación que el NDVI en áreas geográficas heterogéneas. El VCI no solamente refleja la variabilidad espacial y temporal sino que permite cuantificar el impacto del clima en la vegetación El TCI relaciona la temperatura estimada por la banda infrarroja del sensor AVHRR. Este índice termal elimina el efecto distorsionante de las nubes en la medición de la vegetación por el satélite debido a que el canal 4 es menos sensible al contenido de vapor de agua en la 38 atmósfera si se compara con el canal visible. Altas temperaturas en medio del ciclo de cultivo indican condiciones de sequía mientras que bajas temperaturas indican condiciones favorables. IDEE: infraestructura de datos espaciales de España Extensiones: - Gpx: usa qgis - Gml: catastro y registro de la propiedaD - XML: basado en etiquetas - Kml: google eart 1. En qué consiste la incompatibilidad polen-pistilo Impiden la autofecundación. Tres familias: rosácea (frutales de hueso, manzano y peral), furlanaceas, solanáceas 2. Como es el gen s, para que codifica. Codifican para un ARNasa 3. En qué se diferencian los alelos (principalmente). Se diferencian en el tamaño de los alelos, se separan mediante electroforesis. Cuando el alelo S del grano de polen haploide es diferente de los dos alelos S del tejido de estilo, el tubo de polen puede crecer a través del estilo y fertilizar el óvulo. Por otro lado, cuando el alelo S expresado en el polen es el mismo que cualquiera de los dos alelos S expresados ​en el estilo, el crecimiento del tubo polínico se detiene en el estilo. Técnica para diferenciar los alelos 4. En que se basa la técnica para diferenciar los alelos En el registro del cuajado de frutos después de polinizaciones controladas en condiciones de huerto y la observación microscópica del crecimiento del tubo polínico en flores de cruces controlados. Una pcr para clonar los genes y luego una electroforesis. 5. Para que se utiliza la pcr, que se necesita, que se obtiene. - Ampliación del ADN - Se necesita los nucleótidos, es decir, adenina, guanina, citosina y timina. Polimera, cloruro de magnesio. - Muchas copias de ADN duplicado, igual al que se ha introducido. - En nuestro caso se duplica el ADN del gen s. - Una pCR para clonar los genes y una electroforesis para separar los genes. - Verifican si es verdad lo que están haciendo la electroforesis 39 Los métodos confiables para determinar la compatibilidad entre diferentes cultivares incluyen el registro de la fructificación después de polinizaciones controladas en condiciones de huerto y la observación microscópica del crecimiento del tubo polínico en flores de cruces controlados. 6. A partir de qué sección de ADN se diseñaron los primers. - A partir de la S-RNasa. - A partir de la sección de regiones conservadas. - Cuanto más largo es mejor, ya que tenemos más fiabilidad, pero es más difícil de hacer por pcr. - Los primers que utiliza esta en una diapositiva: Pru-t2, pru-c2, pce-r, pru-c5 - A partir de la S-RNasa, las secciones se diseñan a partir de la región conservada, para que nos sirva para todas las variedades. Diseña pramers para ver cuál le va mejor. Por ejemplo Pru-T2, Pru-C2, PCE-R, Pru-C5 7. Que programación (ciclos) utilizan en la pcr. Que ocurre en cada temperatura. - Un paso inicial de 3 min. a 94°C, - 35 ciclos de 1 min. a 94°C, - 1 min. a 56°C y 3 min. a 72°C, - y un paso final de 7 min. a 72°C. 8. Para que se utiliza la electroforesis. Los fragmentos amplificados se separaron mediante electroforesis en gel de agarosa, se tiñeron con bromuro de etidio y se visualizaron con luz ultravioleta. Para separar por tamaño. 9. Que DNA ladder utilizan. (1kb DNA Ladder; Invitrogen, Carlsbad, CA, USA). 10. Como averiguar quiénes son compatibles. - En el laboratorio se observó el crecimiento del tubo polínico bajo el microscopio. - Compatibilidad: variedades de almendro y ciruelo - (Compatibilidad polinización y floración) - Buenos polinizadores, en cuanto a sus alelos, - Los que tienen los alelos raros, ya que pueden polinizar a mas variedades. Biotecnología vegetal: Técnicas que utilizan organismos vivos o partes de ellos para obtener productos o modificarlos, para mejorar plantas o animales, o para desarrollar microorganismos con fines bien determinados, es decir, para la obtención de bienes y servicios Mejora de variedades en función de caracteres de interés agronómico: - Fitorremediación - Mejora de ornamentales - Mejora de la productividad 40  - Biocombustibles - Biofactorías - Explotación de la diversidad natural y protección de la biodiversidad Cuáles son las posibles aplicaciones de la transformación genética en plantas: - Mejora del cultivo - Mejora nutricional, calidad del producto - Plantas farmacéuticas o birreactores - Investigación Tecnología del ADN recombinante: Construir moléculas de ADN con ADN de diversos organismos Los plásmidos: - Elementos genéticos accesorios extracromosómicos de las bacterias. - Pequeños DNA circulares: 2-30 genes. - Presentes en casi todas las células bacterianas - Son muy utilizados en ingeniería genética: - Autorreplicarse. Tienen un punto de origen - Fácil de manipular, introducir secuencias - Tienen genes de resistencia a antibióticos Desnaturalización del ADN: - La desnaturalización se produce al separarse las dos hebras por la rotura de los enlaces de hidrógeno (los enlaces covalentes no se rompen). - Temperatura de fusión (Tm): la temperatura a la que se ha desnaturalizado la mitad del ADN de la muestra - Mayor contenido en G+C, mayor densidad del ADN y mayor temperatura de fusión (Tm). - También se puede conseguir a pH muy elevados - La desnaturalización del DNA es un proceso reversible - Para que tenga lugar la renaturalización: - La concentración salina debe ser alta ([NaCl] entre 0,15 y 0,5 M) para eliminar la repulsión entre los grupos fosfato de las dos hebras. - La temperatura deber ser lo suficientemente elevada como para romper los puentes de hidrógeno intracatenarios producidos al azar en el DNA monocatenario, y lo suficientemente baja como para estabilizar los apareamientos correctos entre las bases de hebras distintas. - Temperaturas de aprox. 55ºC - La renaturalización es un fenómeno de unión al azar, y por tanto la molécula de DNA renaturalizada no contiene las hebras originales à Hibridación del ADN. Duplicación o replicación del ADN: Mecanismo por el cual el ADN hace una copia idéntica de sí mismo Las enzimas de restricción o endonucleasas de restricción: Reconocen secuencias cortas (4 a 8 pb) de bases específicas en el ADN de doble hélice y cortan en esos lugares. 41 La hibridación de ácidos nucleicos (ADN o ARN): - Es un proceso por el cual se combinan dos cadenas de ácidos nucleicos antiparalelas y con secuencias de bases complementarias en una única molécula de doble cadena - Diversas técnicas: - Hibridación por filtración - El método tipo Southern o Southern blot fue desarrollado para la detección de secuencias específicas en el ADN celular. - El método tipo Northern blot o Northern, se utiliza para identificar ARN - FISH o hibridación fluorescente in situ - Es una técnica citogenética de marcaje de cromosomas Qué son los OGM: - Se han introducido uno o más genes provenientes de otra especie - Genes procedentes de cualquier otro organismo (planta, animal, bacteria, hongo, virus) - Generalmente combinaciones de ellos - Incorporar características sin perder las mejoras logradas anteriormente - Aportar variabilidad genética de forma controlada y precisa - Rápido Técnica del ADN recombinante: Extrae ADN de un organismo, manipula secuencias de ADN, inserta en otro organismo. Transgén: Secuencia de ADN que va a ser transferida al organismo y debe integrarse al ADN celular Vectores: Son moléculas transportadoras que transfieren fragmentos de ADN que llevan insertados Deben ser capaz de replicarse junto con el fragmento de ADN que transporta Diferentes tipos de vectores: - Plásmidos - Cósmidos - Virus bacteriófagos - YAC (cromosomas artificiales de levadura) - BAC (cromosomas artificiales de bacterias) Creación del ADN recombinante: - Pasos básicos en la obtención de un DNA recombinante - Aislar el gen que queremos introducir , clonarlo (PCR) y cortarlo con una enzima de restricción - Insertarlo en un vector, cortado con la misma enzima - Introducir el vector en células hospedantes (Generalmente, bacterias, E.coli), para clonarlo - Se cultivan las bacterias y se seleccionan las colonias que llevan el plásmido incorporado Bombardeo de micropartículas (biolística): Micropartículas cubiertas con ADN aceleradas por un gas comprimido (cañón de ADN) e introducidas en las células vegetales 42 Cultivos transgénicos de primera generación: - Productividad del cultivo - Reducción del uso de agroquímicos - Reducción de la contaminación ambiental Cultivos transgénicos de segunda generación: - Beneficios directos para los consumidores - Calidad nutricional - Eliminación de alérgenos - Fitoremediación - Plantas como birreactores Cultivos transgénicos de tercera generación: - Modificación de la arquitectura de la planta - Manipulación de la floración - Mejoramiento de la eficiencia fotosintética - Manipulación de la reproducción asexual Plantas transplastómicas: - Transferencia de ADN al genoma del cloroplasto - Son de herencia materna se evita el problema de los cruces con otras plantas - Se pueden obtener altos niveles de expresión de los transgenes y elevados niveles de acumulación de las proteínas codificadas por ellos en los cloroplastos - Plantas como birreactores CRISPR: - Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Espaciadas - Se basa en utilizar un sistema defensivo de bacterias que tiene la capacidad de reconocer determinadas secuencias de ADN y puede eliminarlas, cambiarlas o añadir algo nuevo. Ejemplo de plantas transgénicas: Las rosas azules, Arroz dorado La granja vertical o agricultura vertical: es un enfoque no tradicional de la agricultura hacia el cultivo de plantas dentro de edificios de varios pisos o rascacielos (farmscrapers). En estos edificios, que funcionarían como invernaderos de gran dimensión, se usarían tecnologías como la hidroponía o aeroponía para cultivar las plantas. Algunos diseños incluirían la práctica de acuicultura en los pisos inferiores. Hidroponía o agricultura hidropónica: Cultivar plantas usando disoluciones minerales en vez de suelo agrícola Aeroponía: En esta técnica de cultivo las raíces de las plantas se encuentran suspendidas en el aire, y se le administra nutriente mediante pulverizadores 43 Posibles ventajas de la agricultura vertical: - Entornos controlados - Calidad de productos alimenticios - Contribución con el medio ambiente - Aumentar la superficie de cultivo - Otros beneficios 44